CRAN - Campus Sciences
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Sujet de stage : Effet des différents stades de vigilance sur la réactivité corticale du tissu sain et épileptique : étude par stimulations électriques intracérébrales
Dates : 2017/04/17 - 2017/09/06
Etudiant : Cyril BRZENCZEK
Directeur(s) CRAN : Louise TYVAERT , Laurent KOESSLER
Description : L’activité épileptique est variable au cours du nycthémère et les modifications de l’état de vigilance semblent être un des paramètres principaux. Ainsi, lors des alternances veille/sommeil, est classiquement observée une variation de la fréquence et de la distribution anatomique des anomalies électriques épileptiques. Certaines phases de sommeil (transition veille/sommeil, stade sommeil lent) seraient caractérisées par un état d’excitabilité corticale accrue, propice à l’émergence d’activités épileptiques de distribution spatiale plus étendue que celle observée dans les activités de la veille. La caractérisation de ces phénomènes est essentielle à la meilleure compréhension des mécanismes cérébraux impliqués dans la genèse ou l’inhibition des phénomènes épileptiques. Sur la base de ces observations, de nouvelles approches thérapeutiques de type neuromodulation pourront être développées de manière spécifique.
Le cadre d’étude de ce master s’intègre dans un projet plus vaste visant à caractériser l’effet des différents états de vigilance sur l’organisation fonctionnelle des activités cérébrales physiologiques (cognition) et pathologiques (épilepsie) et leur interaction réciproque. Le champ d’étude spécifique au projet de master 2 sera donc restreint à une problématique : la réactivité corticale faisant suite à une stimulation électrique intracérébrale varie t’elle entre un état de veille et de sommeil ? Est-ce que cette réactivité corticale est différente selon si le tissu stimulé est sain ou épileptique ?
Afin de répondre à cette problématique, le candidat disposera de données d’enregistrements électroencéphalographiques intracérébraux chez 10 patients épileptiques pharmaco-résistants, pour lesquels des stimulations électriques intracérébrales par chocs (1 à 3mA, 1Hz, 1050µs de durée) auront été appliquées dans les deux stades de vigilance différents (veille/sommeil). Le candidat participera à l’acquisition de ces données. Les stimulations seront appliquées sur l’ensemble des contacts métalliques des électrodes intracérébrales (de 5 à 18 contacts/électrode soit en moyenne 150 mesures par patient). Une analyse des réponses évoquées intracérébrales (réactivité corticale observée dans les 200 ms suivant la stimulation) sera menée sur l’ensemble des plots non concernés par cette stimulation. Une étape de débruitage des signaux devra être réalisée afin de conserver uniquement les réponses physiologiques liées aux stimulations électriques. Plusieurs paramètres électrophysiologiques seront étudiés : amplitude pic à pic, contenu fréquentiel, latence du premier et second pic, significativité statistique des événements observés, distribution spatiale des réponses (cartographie d’amplitude et de latence). Une comparaison statistique sera ensuite établie pour chaque sujet, et en analyse de groupe afin d’identifier les différences éventuelles entre l’état de veille et sommeil quelque soit la nature du tissu. Secondairement une analyse visant à identifier une différence du comportement de ces réponses selon la nature du tissu, sain ou épileptique, sera conduite. Selon l’avancée du projet, une étude de connectivité fonctionnelle sera proposée. Cette dernière permettra selon une méthodologie bien étable par l’étude de graphes, d’explorer les liens fonctionnels pouvant exister entre les différentes structures cérébrales étudiées et leur variation selon les différents états de vigilance.

Compétences à développer au cours de ce projet par l’étudiant
- Compréhension des systèmes d’acquisition du signal EEG intracérébral
- Compréhension des systèmes de stimulation intracérébrale
- Compréhension des signaux électrophysiologiques intracérébraux
- Pré-traitement et débruitage de signaux électriques
- Détection automatique des réponses évoquées
- Caractérisation des réponses évoquées : amplitude, latence, contenu fréquentiel en analyse temps fréquence
- Analyse statistique : significativité des réponses observées, comparaison entre les différents états de vigilance et les types de tissus (analyse individuelle et analyse de groupe).
- Approche de l’analyse de la connectivité fonctionnelle par les méthodes de graphes
- Programmation d’algorithmes sous Matlab
- Utilisation des logiciels de visualisation de signaux et d’images
- Interprétations physiologique et physiopathologique des résultats
Ce projet s’intègre dans la continuité d’une thèse soutenue en 2016 (J. Krieg) au sein du CRAN, projet ESPaCE.
Mots clés : épilepsie, sommeil, veille, connectivité, potentiels évoqués, stimulations, traitement de signal
Conditions : Durée: 6 mois
Lieu : ENSEM en collaboration avec l'unité d'épileptologie du CHRU de Nancy
Profil : Ingénierie pour la Santé
Département(s) :
Santé - Biologie - Signal
Financement : Financement propre SBS