Sonder les profondeurs du cerveau par l’imagerie médicale

Christophe Grova s’intéresse aux points de connexion situés à l’intérieur du réseau qui compose le cerveau.
Photo: Marie-France Coallier Le Devoir Christophe Grova s’intéresse aux points de connexion situés à l’intérieur du réseau qui compose le cerveau.

Pour Christophe Grova, le cerveau est avant tout un réseau, qui comporte encore son lot de mystère. Pour mieux comprendre son fonctionnement, le chercheur de l’Université Concordia tente de combiner différentes techniques d’imagerie médicale, certaines bien établies, d’autres plus novatrices. L’objectif : trouver des solutions thérapeutiques optimales pour traiter l’épilepsie.

Dans le cadre de ses recherches, Christophe Grova s’intéresse plus particulièrement aux patients dont les crises d’épilepsie ne parviennent pas à être contrôlées par la médicamentation. Environ le tiers des patients ne répondent pas à ce traitement standard.

« Ces patients souffrent de crises qui ont un impact sur leur vie de tous les jours, notamment sur la possibilité d’avoir un permis de conduire ou même un travail », soutient l’ingénieur en génie biomédical, professeur au Département de physique de l’Université Concordia.

Dans ces cas précis, la chirurgie est souvent proposée pour venir à bout des crises épileptiques. Les chirurgiens doivent donc savoir quelle région du cerveau traiter pour que l’opération s’avère fructueuse. C’est là qu’interviennent les recherches de Christophe Grova.

« On combine différentes techniques d’imagerie afin de localiser le foyer épileptique et de bien comprendre comment s’organise l’activité épileptique spécifiquement pour chaque patient. »

Le cerveau peut se comparer à un réseau de câbles électriques, explique-t-il. « Dans ce réseau, il peut arriver qu’il y ait des branchements qui se fassent mal ou qui créent des surtensions », comme dans le cas de l’épilepsie. Selon où se situent les régions du cerveau souffrant de ces malformations, les crises épileptiques se manifesteront différemment.


Christophe Grova et son équipe font appel à des outils standards, comme l’imagerie par résonnance magnétique, mais également à des techniques plus novatrices, pour mettre au point un traitement personnalisé pour chaque patient.

« Les neurones font des échanges de courant, comme des petits câbles électriques, détaille-t-il. On peut mesurer cette activité-là par le biais de l’électroencéphalographie, en posant des électrodes sur la tête du patient. On peut aussi utiliser des mesures de champ magnétique qu’on capte par le biais de la magnéto-encéphalographie. »

Ces deux techniques permettent « de suivre l’activité des neurones à la vitesse des neurones, donc très rapidement comparativement aux autres techniques d’imagerie ». L’électroencéphalographie et la magnéto-encéphalographie ne prennent toutefois les mesures qu’en surface du scalp, alors que l’activité épileptique est située en profondeur.

Pour sonder les profondeurs du cerveau, la technique de référence est d’implanter des électrodes dans le cerveau pendant une période d’une semaine précédant l’opération afin de mesurer l’activité qui s’y déroule. Une technique efficace, mais invasive, développée entre autres par le Dr Wilder Penfield.

« Mes travaux essayent de permettre, de manière non invasive, d’avoir une bonne idée d’où se passe cette activité pour essayer de guider l’implantation des électrodes et optimiser cette technique. »

Souvent, l’opération qui s’ensuit parvient à venir à bout des crises. Mais parfois, celles-ci reviennent. « Dans certains cas, on enlève le foyer, mais le réseau était sous-jacent et un peu plus complexe… donc les crises reviennent après un moment. »

Pour mieux comprendre ce phénomène, Christophe Grova s’intéresse aux points de connexion situés à l’intérieur du réseau qui compose le cerveau, communément appelés les hubs.

« Une de nos hypothèses de travail est de voir si le foyer épileptique (qui demeure actif après une opération) s’est développé au niveau d’un hub, c’est-à-dire au sein d’une région qui va avoir beaucoup d’impact et donc qui peut être plus difficile à guérir. […] On est en train d’essayer de développer des techniques pour mesurer ce réseau-là et idéalement prédire l’issue de la chirurgie. »

Depuis qu’il a rejoint le centre Perform de l’Université Concordia en 2014, Christophe Grova travaille également à développer la prochaine génération d’imagerie. « On se dirige vers une imagerie portable qui s’insérera dans notre vie de tous les jours », explique-t-il. Parmi ces nouvelles techniques : l’imagerie optique proche infrarouge.

« À l’aide de lasers placés sur la tête, on peut suivre l’oxygénation du cerveau, explique-t-il. La quantité de lumière rouge émise représente la quantité d’oxygène dans le sang. » Une technique sans fil, portable, qui permet de prendre des mesures sur le patient pendant qu’il effectue ses activités quotidiennes.

C’est là que l’avenir de l’imagerie médicale se situe. « Ce sont des exemples de techniques qui permettent de suivre l’activité cérébrale dans un environnement qui est plus proche de la vie de tous les jours, contrairement à lorsqu’un patient doit être couché dans un tunnel pendant une période spécifique de temps », conclut-il.

Ce contenu est réalisé en collaboration avec l’Université Concordia.