NeuroModulate en situation réelle : Étude de la stimulation cérébrale non invasive pour les troubles neuropsychiatriques à la TUM

Cette étude examine les effets neurobiologiques de la stimulation thêta-burst intermittente standard (iTBS) appliquée au cortex préfrontal dorsolatéral gauche (DLPFC) chez des patients présentant un syndrome dépressif suivant un traitement TMS clinique de routine. L'étude suit un design longitudinal prospectif et naturaliste et se concentre sur l'association entre le changement clinique induit par l'iTBS et des mesures répétées d'imagerie par résonance magnétique (IRM) multimodale. L'objectif scientifique principal est l'identification de corrélats d'imagerie de la réponse au traitement, ainsi que l'identification de biomarqueurs permettant une prédiction précoce de la réponse au traitement et d'une rechute ultérieure suite à l'iTBS.

Les patients qui reçoivent une indication clinique pour une TMS dans le cadre des soins psychiatriques de routine suivent un traitement aigu composé de 20 séances d'iTBS administrées sur quatre semaines consécutives avec cinq séances par semaine. Le protocole de traitement est fixé à la stimulation thêta-burst intermittente standard appliquée sur le DLPFC gauche. La décision clinique d'initier la TMS est prise indépendamment de la participation à l'étude.

La sévérité des symptômes dépressifs est évaluée au départ (avant la première séance), ainsi qu'après deux semaines et après quatre semaines de traitement, en utilisant à la fois des échelles d'auto-évaluation et d'évaluation par le clinicien (HDRS et MADRS, ainsi que le BDI). La réponse est définie comme une réduction d'au moins 50 % des symptômes, opérationnalisée comme une diminution minimale de 50 % des scores respectifs des échelles. Le MADRS est utilisé pour classer les participants en répondeurs versus non-répondeurs. De plus, les données sociodémographiques, les caractéristiques de la personnalité (degré de personnalité de recherche de sensations) et les antécédents de traumatisation (CTQ) sont collectés au départ.

Avant le début du traitement, le seuil moteur de repos individuel (rMT) est déterminé par stimulation du cortex moteur primaire, en utilisant soit la détection visuelle des réponses motrices évoquées, soit l'électromyographie de surface. L'intensité de stimulation pour l'iTBS est fixée à 120 % du rMT individuel. Dans les cas où cette intensité n'est pas tolérée, par exemple en raison de douleurs, l'intensité sera réduite à 80 % du rMT individuel.

Le protocole iTBS consiste en des salves de trois impulsions à 50 Hz répétées à des intervalles de 200 ms (5 Hz). Chaque train dure 2 secondes et est suivi d'un intervalle inter-train de 8 secondes. Une séance d'iTBS a une durée totale de 3 minutes et 9 secondes et comprend 600 impulsions. Une seule séance d'iTBS est délivrée par jour de traitement tout au long de la phase de stimulation aiguë de quatre semaines. Aucun protocole accéléré, à haute intensité, ou avec plusieurs séances par jour n'est appliqué.

La cible de stimulation, le DLPFC gauche, est localisée par une approche de localisation standardisée basée sur le cuir chevelu utilisant l'algorithme BeamF3.

L'IRM multimodale est acquise à quatre moments prédéfinis : avant le début de l'iTBS (départ), après 10 séances de stimulation (mi-traitement), après l'achèvement des 20 séances de stimulation (post-traitement), et à un suivi de trois mois après la fin de la phase de stimulation aiguë. Toutes les IRM sont réalisées sur des systèmes d'IRM cliniques 3 Tesla. La durée totale de l'acquisition par session est d'environ 60 minutes. Aucun agent de contraste intraveineux n'est administré.

Le protocole d'IRM comprend des imageries par résonance magnétique structurelle, de diffusion, de perfusion, de relaxométrie et fonctionnelle. L'acquisition initiale comprend également une séquence T2* et fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR) pour détecter d'éventuelles pathologies cliniquement pertinentes.

L'IRM structurelle comprend des séquences pondérées en T1 à haute résolution pour la référence anatomique, les analyses d'épaisseur corticale et volumétrique, et la neuronavigation.

La relaxométrie multimodale sera effectuée en acquérant des acquisitions de densité protonique (PD) à 6 échos, de saturation de transfert de magnétisation (MTsat) et de T1, combinées à la cartographie du champ B1. À partir de ces acquisitions, des cartes tissulaires quantitatives pour R1, R2*, PD et MTsat seront générées en utilisant la boîte à outils hMRI.

L'imagerie pondérée en diffusion (DWI) sera réalisée pour caractériser la microstructure de la substance blanche et la connectivité structurelle. La séquence employée consiste en 60 directions de gradient à b=2000 s/mm², 30 directions de gradient à b=711 s/mm² et 6 volumes b0 intercalés. À partir de ces acquisitions, nous générerons à la fois des cartes de paramètres microstructuraux en utilisant le cadre Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging (NODDI) ainsi que l'imagerie de kurtosis de diffusion (DKI). Pour étudier la connectivité, nous emploierons la déconvolution sphérique contrainte pour générer une tractographie de l'ensemble du cerveau. Nous utiliserons des parcellations corticales couramment employées telles que l'atlas de Destrieux et la Human Connectome Project Multi-Modal Parcellation (HCP-MMP) pour générer des matrices de connectivité. Celles-ci seront ensuite analysées en utilisant des statistiques basées sur les réseaux. De plus, nous analyserons directement les fonctions de distribution d'orientation des fibres dans une approche basée sur les fixels.

L'imagerie de perfusion est obtenue en utilisant le marquage de spin artériel (ASL). Cette technique non invasive permet la quantification du débit sanguin cérébral régional (CBF) sans utiliser d'agents de contraste et permet l'évaluation des changements liés à l'iTBS dans la perfusion cérébrale à travers les régions corticales et sous-corticales. Spécifiquement, nous employons une séquence ASL 3D pseudo-continue codée Hadamard à délais multiples avec une taille de voxel isotrope de 3 mm. Cette séquence permet en outre de mesurer la progression du signal T2 des protons marqués. À partir des données d'imagerie, nous générerons des cartes quantitatives de CBF et des cartes de temps de transit artériel. Nous utiliserons en outre la modélisation de la progression du signal T2 pour générer des cartes d'intégrité de la barrière hémato-encéphalique.

L'IRM fonctionnelle est acquise en utilisant le contraste blood-oxygenation-level-dependent (BOLD) pendant des conditions de repos. Les participants sont instruits de rester immobiles, de rester éveillés et de ne s'engager dans aucune tâche spécifique. L'IRMf au repos est utilisée pour quantifier la connectivité fonctionnelle intrinsèque au sein des réseaux cérébraux à grande échelle, avec un accent particulier sur les circuits préfrontaux-limbiques, la connectivité du réseau du mode par défaut, la dynamique du réseau de saillance et les réseaux de contrôle frontopariétaux. Nous générerons des cartes tissulaires respectives quantifiant le degré de corrélation voxel à voxel avec l'activité du réseau pour chaque réseau. De plus, nous générerons des cartes d'homogénéité régionale (ReHo) et d'amplitude des fluctuations basse fréquence (ALFF). Nous générerons en outre des matrices de connectome fonctionnel en utilisant des parcellations similaires à celles spécifiées pour l'approche DWI.

Cette approche d'imagerie multimodale longitudinale permet la caractérisation entre et intra-sujets des trajectoires neurobiologiques à travers la phase aiguë d'iTBS et dans la période de suivi. En combinant des IRM structurelles, de diffusion, de perfusion et fonctionnelles répétées, l'étude vise à identifier les signatures neurobiologiques de la réponse à l'iTBS, les mécanismes d'action au niveau du réseau et les prédicteurs potentiels des résultats du traitement.

Nous prévoyons d'inclure 100 patients. Une analyse intermédiaire est prévue après l'inclusion d'au moins 60 patients.