Neurostimulation

La neurostimulation est la stimulation d'un nerf ou de plusieurs nerfs, de la moelle épinière ou d'une partie du cerveau (système nerveux central) à l'aide de neurostimulateurs.

Elle a divers usages (thérapeutiques et/ou exploratoires).

Utilisations

Le plus souvent, la neurostimulation est utilisée pour temporairement soulager une douleur, les maux de tête, des désordres dans le contrôle des mouvements^[1] y compris dans le cas de l'épilepsie^[2], par stimulation du nerf vague^[3].

La neurostimulation dite non convulsive (dont par l'électroacupuncture) est un traitement alternatif (en plein développement dans les années 2010) de multiples facettes de la dépression, par stimulation magnétique transcrânienne répétitive (rTMS), par stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS), par neurostimulation du nerf vague (VNS) ou encore par stimulation cérébrale profonde (DBS)^[4]. Dans les études disponibles avant 2020, ces traitements semblent induire des effets endocriniens, immunitaires (neuro-immunité) et symptomatiques positifs. Ils inversent aussi l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) et les changements cytokiniques retrouvés dans la dépression^[4]. « Tous les types de neurostimulation non convulsive ont pu inverser les augmentations de cortisol, d'ACTH et d'autres composants de l'axe HPA observées chez les patients déprimés, ainsi que moduler les niveaux de cytokines clés connues pour être régulées à la hausse dans la dépression, tels que IL-1β, IL-6 et TNF-α » (chez l'Homme et chez l'animal), mais il n'y a pas forcément de corrélation entre les changements induits par une neurostimulation non convulsive dans l'axe HPA et les niveaux de cytokines et une évolution des symptômes dépressifs
Des études supplémentaires (en double aveugle et mieux contrôlées) sont encore nécessaires pour mieux comprendre ses mécanismes et détecter d'éventuels autres effets induits^[4].

Historique

La neurostimulation et neuromodulation par acupression, acupuncture et massage sont probablement très anciennes, et la neuromodulation par l'électricité est connue depuis plus de 2 000 ans.

En 64 av. J.-C., le traitement de la douleur par l'électricité était pratiqué par les médecins de la Grèce antique^[5]^,^[6]. En effet ils se servaient de poissons torpilles vivants pour produire des décharges électriques et soulager des patients atteints de douleurs de tout type^[7]^,^[8].

C'est sur ce principe que s'inscrit également la SNP (stimulation nerveuse périphérique) et la « stimulation électrique transcutanée », encore utilisée dans le traitement de la douleur après avoir été l’une des premières utilisations médicales de l'électricité.

Dès le XVIII^e siècle et jusqu'au début du XX^e siècle, on utilisait des appareils délivrant un champ électrique circulaire ou de plaques électriques au contact desquelles les patients plaçaient leur bras ou leur jambe pour le traitement de leurs douleurs. L'électricité et ses vertus thérapeutiques ont donc longtemps été utilisées au XIX^e siècle et au début du XX^e siècle. Mais nombre de charlatans vendant leurs appareils à des fins pseudo médicales (ex. : supposé traitement de la calvitie…) ont contribué à un désintérêt de la communauté médicale envers l'utilisation de champs électriques.

Au début des années 1960, on redécouvre les applications médicales des champs électriques en termes de « neuromodulation ». Le premier neurostimulateur (dans le traitement d'une douleur chronique péri-cancéreuse) a été élaboré et utilisé en 1967 par Shealy, Mortimer, Reswick et décrit dans la revue Anesthesia Analgesia cette même année, soit deux ans après la publication de la théorie du Gate control.

Depuis, les progrès ont concerné :

les connaissances en matière de neuroanatomie et de neurophysiologie ;
la maitrise de l'intensité et de la durée du stimulus et la précision des mesures^[9] ;
la miniaturisation du matériel^[10] et sa sécurité^[11] ;
l'alimentation électrique des dispositifs (et la recherche se poursuit, par exemple avec les petits modules photovoltaïques organiques)^[12] ;
la biocompatibilité des matériaux (qui a permis par exemple la création de neurostimulateurs médullaires implantables, par exemple sur les cordons postérieurs de la moelle épinière afin de traiter des douleurs chroniques d’origine neuropathique résistantes aux médicament ou à aux techniques non interventionnelles. Le courant émis substitue cependant à la douleur des paresthésies locales)^[13] ;
l'amélioration des électrodes ;

...conduisant à un large éventail de dispositifs disponibles en 2021.

Le stimulus

Le stimulus est généralement un léger courant électrique appliqué par des électrodes placées sur la peau de manière à exciter telle ou telle partie du système nerveux du patient. On parle alors d'électrostimulus.

Les électrodes peuvent aussi être profondes et exercer leur effet sur un organe profond ou dans le cerveau lui-même, une forme extrême en étant l'électrochoc.

D'autres types de stimuli du nerf sont possibles (chimiques, thermiques ou mécaniques) avec par exemple par des ultrasons^[14].

Risques

Les patients traités par des dispositifs implantés présentent un risque élevé de réintervention suite par exemple à un déplacement d'électrode, une cassure d’électrode ou une infection. De plus certains dispositifs sont incompatibles avec l'imagerie par résonance magnétique.

Notes et références

↑ (en) Robert E. Gross et Andres M. Lozano, « Advances in neurostimulation for movement disorders », Neurological Research, vol. 22, n^o 3,‎ avril 2000, p. 247–258 (ISSN 0161-6412 et 1743-1328, DOI 10.1080/01616412.2000.11740667, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)
↑ (en) « Neurostimulation in the treatment of epilepsy », Experimental Neurology, vol. 244,‎ 1^er juin 2013, p. 87–95 (ISSN 0014-4886, DOI 10.1016/j.expneurol.2013.04.004, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)
↑ (en) Elinor Ben-Menachem, « Neurostimulation—Past, Present, and Beyond: Neurostimulation—Past, Present, and Beyond », Epilepsy Currents, vol. 12, n^o 5,‎ 1^er septembre 2012, p. 188–191 (ISSN 1535-7597, PMID 23118604, PMCID PMC3482717, DOI 10.5698/1535-7511-12.5.188, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)
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↑ (en) Interventional and Neuromodulatory Techniques for Pain Management, vol. 2, p. 3.
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↑ (en-US) J. Blair Price, Aaron E. Rusheen, Abhijeet S. Barath et Juan M. Rojas Cabrera, « Clinical applications of neurochemical and electrophysiological measurements for closed-loop neurostimulation », Neurosurgical Focus, vol. 49, n^o 1,‎ 1^er juillet 2020, E6 (ISSN 1092-0684, DOI 10.3171/2020.4.FOCUS20167, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)
↑ Gian Luca Barbruni, Paolo Motto Ros, Danilo Demarchi et Sandro Carrara, « Miniaturised Wireless Power Transfer Systems for Neurostimulation: A Review », IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 14, n^o 6,‎ décembre 2020, p. 1160–1178 (ISSN 1940-9990, DOI 10.1109/TBCAS.2020.3038599, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)
↑ (en) Dileep R. Nair, Kenneth D. Laxer, Peter B. Weber et Anthony M. Murro, « Nine-year prospective efficacy and safety of brain-responsive neurostimulation for focal epilepsy », Neurology, vol. 95, n^o 9,‎ 1^er septembre 2020, e1244–e1256 (ISSN 0028-3878 et 1526-632X, PMID 32690786, DOI 10.1212/WNL.0000000000010154, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)
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↑ HAS, Fiche « Neurostimulateurs médullaires implantables : une technique de dernier recours », série Bon usage des technologies de santé, consulté le 3 juillet 2021
↑ (en) Randy L. King, Julian R. Brown, William T. Newsome et Kim Butts Pauly, « Effective parameters for ultrasound-induced in vivo neurostimulation », Ultrasound in Medicine and Biology, vol. 39, n^o 2,‎ février 2013, p. 312-331 (ISSN 0301-5629, e-ISSN 1879-291X, PMID 23219040, DOI 10.1016/j.ultrasmedbio.2012.09.009, lire en ligne).

Voir aussi

Bibliographie

(en) G. Cruccu, T. Z. Aziz, L. Garcia-Larrea, P. Hansson, T. S. Jensen, J.-P. Lefaucheur, B. A. Simpson et R. S. Taylor, « EFNS guidelines on neurostimulation therapy for neuropathic pain », European Journal of Neurology, vol. 14, n^o 9,‎ septembre 2007, p. 952-970 (ISSN 1351-5101, e-ISSN 1468-1331, PMID 17718686, DOI 10.1111/j.1468-1331.2007.01916.x, lire en ligne).

Articles connexes

[1] (en) Robert E. Gross et Andres M. Lozano, « Advances in neurostimulation for movement disorders », Neurological Research, vol. 22, n^o 3,‎ avril 2000, p. 247–258 (ISSN 0161-6412 et 1743-1328, DOI 10.1080/01616412.2000.11740667, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)

[2] (en) « Neurostimulation in the treatment of epilepsy », Experimental Neurology, vol. 244,‎ 1^er juin 2013, p. 87–95 (ISSN 0014-4886, DOI 10.1016/j.expneurol.2013.04.004, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)

[3] (en) Elinor Ben-Menachem, « Neurostimulation—Past, Present, and Beyond: Neurostimulation—Past, Present, and Beyond », Epilepsy Currents, vol. 12, n^o 5,‎ 1^er septembre 2012, p. 188–191 (ISSN 1535-7597, PMID 23118604, PMCID PMC3482717, DOI 10.5698/1535-7511-12.5.188, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)

[ReviewPerrinPariante2020-4] {a b et c} (en) Andrew J. Perrin et Carmine M. Pariante, « Endocrine and immune effects of non-convulsive neurostimulation in depression: A systematic review », Brain, Behavior, and Immunity, vol. 87,‎ juillet 2020, p. 910–920 (DOI 10.1016/j.bbi.2020.02.016, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)

[5] (en) Interventional and Neuromodulatory Techniques for Pain Management, vol. 2, p. 3.

[6] Neurostimulation for the Treatment of Chronic Pain, Salim M. Hayek, Robert Levy, vol. 1, Elsevier

[7] (en) Marco Piccolino, « Luigi Galvani and animal electricity: two centuries after the foundation of electrophysiology », Trends in Neurosciences, vol. 20, n^o 10,‎ 1^er octobre 1997, p. 443-448 (ISSN 0166-2236, e-ISSN 1878-108X, DOI 10.1016/S0166-2236(97)01101-6, lire en ligne).

[8] (en) Piero Cotti, « The discovery of the electric current », Physica B: Condensed Matter, vol. 204, n^os 1-4,‎ janvier 1995, p. 367-369 (ISSN 0921-4526, DOI 10.1016/0921-4526(94)00289-8).

[9] (en-US) J. Blair Price, Aaron E. Rusheen, Abhijeet S. Barath et Juan M. Rojas Cabrera, « Clinical applications of neurochemical and electrophysiological measurements for closed-loop neurostimulation », Neurosurgical Focus, vol. 49, n^o 1,‎ 1^er juillet 2020, E6 (ISSN 1092-0684, DOI 10.3171/2020.4.FOCUS20167, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)

[10] Gian Luca Barbruni, Paolo Motto Ros, Danilo Demarchi et Sandro Carrara, « Miniaturised Wireless Power Transfer Systems for Neurostimulation: A Review », IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 14, n^o 6,‎ décembre 2020, p. 1160–1178 (ISSN 1940-9990, DOI 10.1109/TBCAS.2020.3038599, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)

[11] (en) Dileep R. Nair, Kenneth D. Laxer, Peter B. Weber et Anthony M. Murro, « Nine-year prospective efficacy and safety of brain-responsive neurostimulation for focal epilepsy », Neurology, vol. 95, n^o 9,‎ 1^er septembre 2020, e1244–e1256 (ISSN 0028-3878 et 1526-632X, PMID 32690786, DOI 10.1212/WNL.0000000000010154, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)

[12] (en) Mertcan Han, Shashi Bhushan Srivastava, Erdost Yildiz et Rustamzhon Melikov, « Organic Photovoltaic Pseudocapacitors for Neurostimulation », ACS Applied Materials & Interfaces, vol. 12, n^o 38,‎ 23 septembre 2020, p. 42997–43008 (ISSN 1944-8244 et 1944-8252, PMID 32852189, PMCID PMC7582621, DOI 10.1021/acsami.0c11581, lire en ligne, consulté le 3 juillet 2021)

[13] HAS, Fiche « Neurostimulateurs médullaires implantables : une technique de dernier recours », série Bon usage des technologies de santé, consulté le 3 juillet 2021

[14] (en) Randy L. King, Julian R. Brown, William T. Newsome et Kim Butts Pauly, « Effective parameters for ultrasound-induced in vivo neurostimulation », Ultrasound in Medicine and Biology, vol. 39, n^o 2,‎ février 2013, p. 312-331 (ISSN 0301-5629, e-ISSN 1879-291X, PMID 23219040, DOI 10.1016/j.ultrasmedbio.2012.09.009, lire en ligne).

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