Introduction à l’électrophysiologie : EEG

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1 Introduction à l’électrophysiologie : EEG
Cours de Neurophysiologie 9 Dr. Saïd ROUHANI 24 novembre 2015

2 Objectifs Ce cours a pour objectifs de transmettre à l’étudiant(e) les notions suivantes : Définition de la méthode Modalités pratiques de l’exploration EEG standard Bases physiologiques Définition des rythmes EEG et des méthodes d’activation EEG standard normal EEG en pathologie humaine

3 Electroencéphalogramme (EEG)
Méthode électrophysiologique qui permet Le recueil Électrodes l ’amplification Amplificateurs la transcription graphique Scripteurs de l’activité électrique du cerveau.

4 Electroencéphalogramme (EEG)
L’activité électrique du cerveau est recueillie au niveau du cuir chevelu. Elle correspond à des différences de potentiel électrique entre 2 électrodes. Les signaux : sont de faible amplitude; ils doivent être amplifiés et filtrés; sont alternatifs : sinusoïdaux dans la bande des fréquences très basse et basse.

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6 Electroencéphalogramme (EEG)
Après avoir été amplifiés et filtrés, les signaux EEG sont transcris : soit immédiatement sur papier à une vitesse de 15 mm/s (EEG standard ou analogique.) Ils sont alors figés et ne peuvent être traités à posteriori ; soit convertis en signaux numériques permettant leur traitement à posteriori (EEG numérisé), stockage, édition ultérieure, transmission à distance en temps réel ou différé.

7 Electroencéphalogramme (EEG)
De nouvelles techniques ont vu le jour Télémétrie : enregistrement à distance ; EEG quantifiée et cartographie : représentation topographique par quantification du signal EEG, repose sur l’application de la transformée rapide de Fourier ; Enregistrement en ambulatoire de longue durée (à domicile, sur les lieux de travail etc.) de type Holter.

8 Examen EEG standard Dans une pièce à lumière tamisée, sans bruit et à température constante, 19 à 20 degrés ; Préparation minutieuse : électrodes placées aux emplacements prédéfinis après décapage et dégraissage du cuir chevelu ; elles sont reliées à la boite têtière ; Patient confortablement installé ; Calme, silencieux, détendu ; L’examen débute et se déroule les yeux fermés, sauf quand on demande au sujet de les ouvrir pendant une dizaine de secondes.

9 Emplacement des électrodes EEG
Droite Cz A2 C3 T4 F8 T6 F3 P3 Fp2 Fp1 T3 F7 C4 T5 O2 F4 P4 O1 Cz P3 O1 F3 C3 Fp1 F7 T5 T3 A1 Gauche Le système international définit les positions des électrodes en EEG

10 Electroencéphalogramme (EEG)
Boite têtière Scripteur Cz Amplificateurs C3 F3 P3 Fp1 T3 F7 T5 O1 Les électrodes sont connectées à des amplificateurs qui transmettent les signaux recueillis aux scripteurs

11 Conditions d’enregistrement :
Sujet calme, allongé, yeux fermés. « Repos cortical »

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14 Examen EEG standard L’examen comporte les étapes suivantes :
Une séquence de repos, comportant plusieurs montages (bipolaires : longitudinal, transversal et monopolaires ou référentiels), où on demande les ouvertures des yeux, 15 min. environ Une hyperpnée: 3 à 5 min, suivi d’un enregistrement de repos de 2 min après l’activation Une stimulation lumineuse intermittente (SLI) suivie d’une à 2 min d’enregistrement après l’activation

15 Traitement électronique
Examen EEG standard Les conventions établies : AMPLITUDE : 7 mm = 50 microvolts VITESSE DE DEROULEMENT : 15 mm = 1 seconde RECUEIL FILTRAGE EDITION Diminuer (0.5 à 60 Hz) les résistances (< 5000 ohms) EEG analogique sur papier EEG numérisé Traitement électronique AMPLIFICATION (gain = ) D’après l’EEG de la Technique à la clinique, Novartis.

16 Bases physiologiques L ’EEG mesure l ’activité électrocorticale, témoin de l ’activité cérébrale. Cette activité est générée dans les couches superficielles de la substance grise Elle est enregistrée à travers divers tissus : boite crânienne, cuir chevelu. L’activité d’un seul neurone et trop faible pour être perçue; il faut l’activation simultanée d’un grand nombre de neurones Elle est conditionnée par des facteurs physico- chimiques : Apports humoraux, Variations thermiques.

17 Bases physiologiques Elle résulte de la sommation :
De potentiels post-synaptiques dendritiques pour l ’essentiel, Des potentiels d ’action axonale de dizaines de milliers de neurones. L’excitation d’un neurone entraîne au niveau de la membrane : L’ouverture de canaux ioniques et des mouvements d’ions entre le milieu intra et extra-cellulaire Au niveau du scalp ce sont ces courants post-synaptiques dendritiques qui sont majoritairement captés

18 Bases physiologiques La cellule pyramidale corticale, dont l’axe est perpendiculaire à la surface du cortex est considérée comme le modèle de générateur de l’EEG. Elle reçoit des afférences thalamo-corticales ou cortico-corticales Les variations de potentiels électriques recueillis à la surface du crâne traduisent les variations synchrones de leur potentiel de membrane, suite à des potentiels post-synaptiques produits au niveau des dendrites superficielles ou dans le voisinage des corps cellulaires. Il n’y a pas de relation simple entre l’activité EEG, les potentiels post-synaptiques et les potentiels d’action produits par les cellules pyramidales.

19 Bases physiologiques Ouverture de canaux cationiques et pénétration de cations Le milieu extracellulaire devient négatif Les dendrites donnent naissance à des potentiels locaux Diffusion du courant de la dendrite au soma Le milieu extracellulaire devient positif à ce niveau Dendrite et corps cellulaire forment ainsi un dipôle

20 Bases physiologiques L’activité EEG est le résultat de courant généré dans les dipôles formés par les dendrites et les somas des cellules corticales Les afférences formant synapses avec les dendrites les activent en libérant un neurotransmetteur (glutamate dans ce cas) Disposition des cellules pyramidales Neurosciences à la découverte du cerveau 3ème édition

21 Mécanismes de l’éveil EEG
Lésions mésencéphaliques des systèmes sensitifs spécifiques : réponses d’éveil présentes (animal éveillé) Lésions mésencéphaliques du SRA pas de réponses d’éveil et EEG synchronisé (animal dans le coma) Stimulus sensoriel spécifique atteint le mésencéphale, puis il entre dans le SRA et se dirige vers le cortex, en passant par les noyaux intralaminaires et le système de projection corticale non spécifique

22 Synchronisation et désynchronisation EEG
La synchronisation des cellule pyramidales est supposée générer les rythmes corticaux Le rôle du noyau réticulaire thalamique (NTR) : Reçoit des collatérales des axones thalamo-corticaux Exerce une action inhibitrice GABAergique sur les cellules d’origine de ces axones Entraîne donc une hyperpolarisation neuronale et une réponse rythmique et synchrone des cellules cibles en particulier corticales.

23 Synchronisation et désynchronisation EEG
Dans le cas de cortex en éveil actif les neurones du NRT sont inhibés par des neurones cholinergiques du tronc cérébral entrainant la disparition de l’activité rythmique synchrone thalamo-corticale. Exemple de la réaction d’arrêt à l’ouverture des yeux.

24 Synchronisation et désynchronisation EEG
Générateur central ou Pacemaker qui dans certaines conditions, génère une activité rythmiques grâce aux propriétés intrinsèques de ses neurones. La synchronisation de chaque neurone du pacemaker avec d ’autres cellules thalamiques se fait par les connexions synaptiques entre les cellules. Ces rythmes coordonnés sont alors transmis au cortex par les projections thalamo- corticales. Thalamus Formation réticulée (SRA) (éveil cortical ++, désynchronisation EEG)

25 Les rythmes EEG C’est une activité rythmique
Fortement corrélée à des comportements particuliers : Éveil Niveau attentionnel et activités cognitives Sommeil

26 Les rythmes EEG Cette activité est représentée par des rythmes définies par : Leur fréquence en Hz ou cycles/s, Leur amplitude en microvolt n’intervient pas dans la définition. Ces rythmes sont : Les rythmes α, de 8 à 13 Hz Les rythmes β ou rapides > 13 Hz Les rythmes θ de 3.5 à 7 Hz Les rythmes  de 0.5 à 3 Hz

27 Tracé EEG normal Activité EEG observé chez les sujets indemnes de toutes pathologies pouvant retentir sur l’électrogénèse cérébrale Il y a des aspects EEG normaux Varie en fonction de l’âge et de l’état de vigilance

28 Les rythmes EEG : Activités normales habituelles
Chez 85% des sujets adultes éveillés : Le rythme alpha : 8 à 13 Hz, 25 à 100 microvolts ; Synchronisé et sinusoïdal ; Recueillie en pariéto-temporo-occipitales ; Disparaît à l’ouverture des yeux (réaction d’arrêt visuelle.) Le rythme bêta ou rapide : 13 à 30 Hz, 5 à 50 microvolts ; Recueillie sur les régions antérieures et centrales ; Visibles à l’ouverture des yeux.

29 Réaction d’arrêt visuel
Ouverture des Yeux Fermeture des Yeux 50 microvolts 1 sec. Rythme alpha

30 Rythme alpha de repos cortical : 12 Hz
Fermeture des Yeux Rythme alpha de repos cortical : 12 Hz 50 microvolts 1 sec.

31 EEG en pathologie humaine
Un tracé est pathologique quand elle est significativement différent de la normale ; Ceci concerne : L’activité de fond : Spatialisation et organisation du tracé, Réactivité, Amplitude ; La présence de grapho-éléments pathologiques spontanées ou après activation : Figures paroxystiques, Ondes lentes pathologiques, Activités périodiques, Dépression du tracé.

32 Ondes thêta : 3.5 Hz Ondes delta : 2 Hz

33 Paroxysmes EEG Grapho-éléments de début et fin brutaux
Le maximum de l’amplitude est rapidement atteinte On distingue : Des grapho-éléments simples : Pointes Ondes aigues Des grapho-éléments complexes : Polypointes Polypointes-ondes Pointes-ondes

34 Pointes D’après l’EEG de la Technique à la clinique, Novartis.

35 Pointes-ondes D’après l’EEG de la Technique à la clinique, Novartis.

36 Polypointes D’après l’EEG de la Technique à la clinique, Novartis.

37 EEG en pathologie humaine
Sauf exception, l’EEG ne permet pas d’établir un diagnostic étiologique ; Souvent l’EEG permet une appréciation pronostique et toujours un suivi évolutif ; Le tracé doit être interprété en fonction de l’histoire clinique.

38 EEG en pathologie humaine
Epilespie : aide objective au diagnostic Traumatismes crâniens Lésions occupant de l’espace (tumeurs, abcès, kystes) Accidents vasculaires cérébraux Pathologies inflammatoires et infectieuses Malformations et maladies dégénératives du cerveau Encéphalopathies métaboliques et toxiques Comas et mort cérébrale

39 Crise épileptique absence
D’après l’EEG de la Technique à la clinique, Novartis.

40 Grapho-éléments paroxystiques : décharge de pointes ondes