Analysis of dynamics of interaction between the cortex and the subthalamic nucleus in Parkinson’s disease

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative entraînant des symptômes moteurs sévères, soulagés temporairement par des médicaments dopaminergiques (lévodopa). Ces symptômes sont reflétés par des changements d’activités neuronales dans le cerveau, dont les caractéristiques à grande échelle, notamment celles concernant l'interaction entre les régions corticales et sous-corticales, restent mal comprises. Pour examiner cela, nous avons analysé deux types distincts d'activité : les avalanches neuronales—des phénomènes électriques brefs et étendus—en étudiant leur propagation, et les bouffées bêta—des sursauts brefs et plus localisés—en investiguant la variabilité de leurs formes d'onde. Nos travaux utilisent des méthodes d’analyses nouvelles, comme les matrices de transition d’avalanches et des techniques itératives de détection des bouffées bêta. Nous avons analysé des enregistrements LFP du noyau sous-thalamique (NST) et du cortex sensorimoteur de 11 patients parkinsoniens avant et après l’administration de lévodopa. Nous avons observé que la lévodopa augmente la propagation des avalanches entre le NST et le cortex sensorimoteur, corrélant avec l'amélioration clinique. Aussi, la lévodopa module les formes d'onde des bouffées bêta et augmente la connectivité cortico-sous-corticale spécifique aux formes d'onde des bouffées bêta, corrélant avec l'amélioration clinique. Notre recherche enrichit la compréhension de la MP et propose de nouveaux biomarqueurs pour des stratégies de neuromodulation personnalisées.