Des chercheurs traitent la dépression en inversant les signaux cérébraux voyageant dans le mauvais sens

Les résultats suggèrent également que les flux inverses d’activité neuronale entre les zones clés du cerveau pourraient être utilisés comme biomarqueur pour aider à diagnostiquer la dépression.

“L’hypothèse principale est que la TMS pourrait modifier le flux d’activité neuronale dans le cerveau”, a déclaré Anish Mitra, MD, PhD, boursier postdoctoral en psychiatrie et sciences du comportement. “Mais pour être honnête, j’étais assez sceptique. Je voulais le tester.”

Mitra avait juste l’outil pour le faire. En tant qu’étudiant diplômé à l’Université de Washington à Saint Louis, dans le laboratoire de Mark Raichle, MD, il a développé un outil mathématique pour analyser l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, ou IRMf – couramment utilisée pour localiser les zones actives dans le cerveau. La nouvelle analyse a utilisé des différences infimes de synchronisation entre l’activation de différentes zones pour également révéler la direction de cette activité.

Dans la nouvelle étude publiée le 15 mai dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, Mitra et Raichle se sont associés à Nolan Williams, MD, professeur agrégé de psychiatrie et de sciences du comportement, dont l’équipe a fait progresser l’utilisation de la stimulation magnétique, personnalisée à l’anatomie cérébrale de chaque patient, pour traiter la dépression profonde. Le traitement approuvé par la FDA, connu sous le nom de thérapie de neuromodulation de Stanford, intègre des technologies d’imagerie avancées pour guider la stimulation avec des modèles d’impulsions magnétiques à forte dose qui peuvent modifier l’activité cérébrale liée à la dépression majeure. Par rapport au TMS traditionnel, qui nécessite des sessions quotidiennes sur plusieurs semaines ou mois, SNT fonctionne sur un calendrier accéléré de 10 sessions par jour pendant seulement cinq jours.

“C’était le test parfait pour voir si TMS a la capacité de changer la façon dont les signaux circulent dans le cerveau”, a déclaré Mitra, qui est l’auteur principal de l’étude. “Si cela ne le fait pas, rien ne le fera.”

Raichle et Williams sont les auteurs principaux de l’étude.

Le timing est tout

Les chercheurs ont recruté 33 patients qui avaient reçu un diagnostic de trouble dépressif majeur résistant au traitement. Vingt-trois ont reçu un traitement SNT et 10 ont reçu un traitement simulé qui imitait le SNT mais sans stimulation magnétique. Ils ont comparé les données de ces patients avec celles de 85 témoins sains sans dépression.

Lorsqu’ils ont analysé les données d’IRMf sur l’ensemble du cerveau, une connexion s’est démarquée. Dans le cerveau normal, l’insula antérieure, une région qui intègre les sensations corporelles, envoie des signaux à une région qui régit les émotions, le cortex cingulaire antérieur.

“Vous pouvez le considérer comme le cortex cingulaire antérieur recevant ces informations sur le corps – comme la fréquence cardiaque ou la température – et décidant ensuite comment se sentir sur la base de tous ces signaux”, a déclaré Mitra.

Chez les trois quarts des participants souffrant de dépression, cependant, le flux d’activité typique était inversé : le cortex cingulaire antérieur envoyait des signaux à l’insula antérieure. Plus la dépression est sévère, plus la proportion de signaux qui ont voyagé dans le mauvais sens est élevée.

“Ce que nous avons vu, c’est que qui est l’expéditeur et qui est le destinataire dans la relation semble vraiment important pour savoir si quelqu’un est déprimé”, a déclaré Mitra.

“C’est presque comme si vous aviez déjà décidé comment vous alliez vous sentir, puis tout ce que vous ressentiez était filtré à travers cela”, a-t-il déclaré. “L’ambiance est devenue primordiale.”

“Cela correspond à la façon dont de nombreux psychiatres voient la dépression”, a-t-il ajouté. “Même les choses qui sont assez joyeuses pour un patient ne lui apportent soudainement aucun plaisir.”

Changer le débit

Lorsque les patients déprimés ont été traités avec SNT, le flux d’activité neuronale s’est déplacé vers la direction normale en une semaine, coïncidant avec une levée de leur dépression.

Ceux qui souffraient de la dépression la plus grave – et des signaux cérébraux les plus mal dirigés – étaient les plus susceptibles de bénéficier du traitement.

“Nous sommes en mesure d’annuler l’anomalie spatio-temporelle afin que le cerveau des gens ressemble à celui de témoins normaux et sains”, a déclaré Williams.

Un biomarqueur de la dépression

Un défi du traitement de la dépression a été le manque de compréhension de ses mécanismes biologiques. Si un patient a de la fièvre, il existe différents tests – pour une infection bactérienne ou virale, par exemple – qui pourraient déterminer le traitement approprié. Mais pour un patient souffrant de dépression, il n’y a pas de tests analogues.

“C’est la première fois en psychiatrie où ce changement particulier dans une biologie – le flux de signaux entre ces deux régions du cerveau – prédit le changement des symptômes cliniques”, a déclaré Williams.

Tout le monde souffrant de dépression n’a pas ce flux anormal d’activité neuronale, et cela peut être rare dans les cas de dépression moins graves, a déclaré Williams, mais cela pourrait servir de biomarqueur important pour le triage du traitement de la maladie. “Les données d’IRMf qui permettent un traitement de précision avec le SNT peuvent être utilisées à la fois comme biomarqueur de la dépression et comme méthode de ciblage personnalisé pour traiter sa cause sous-jacente”, a-t-il déclaré.

“Lorsque nous obtenons une personne souffrant de dépression sévère, nous pouvons rechercher ce biomarqueur pour décider de la probabilité qu’elle réponde bien au traitement SNT”, a déclaré Mitra.

“Les conditions comportementales comme la dépression ont été difficiles à capturer avec l’imagerie car, contrairement à une lésion cérébrale évidente, elles traitent de la subtilité des relations entre les différentes parties du cerveau”, a déclaré Raichle, qui a étudié l’imagerie cérébrale pendant plus de quatre décennies. “Il est incroyablement prometteur que la technologie se rapproche maintenant de la complexité des problèmes que nous essayons de comprendre.”

Les chercheurs prévoient de reproduire l’étude dans un plus grand groupe de patients. Ils espèrent également que d’autres adopteront leur technique analytique pour découvrir plus d’indices sur la direction de l’activité cérébrale cachée dans les données d’IRMf. “Tant que vous disposez de bonnes données d’IRMf propres, vous pouvez étudier cette propriété des signaux”, a déclaré Mitra.

L’étude a été financée par un Brain and Behavior Research Foundation Young Investigator Award, le NIMH Biobehavioral Research Awards for Innovative New Scientists (subvention R01 5R01MH122754-02), Charles R. Schwab, le David and Amanda Chao Fund II, le Amy Roth PhD Fund, le Neuromodulation Research Fund, la famille Lehman, le Still Charitable Trust, le Marshall and Dee Ann Payne Fund, le Gordie Brookstone Fund, la Mellam Family Foundation et le Baszucki Brain Research Fund.