a. Les équipements
Le matériel d’enregistrement video-EEG
Les acquisitions couplant la vidéo et les enregistrements EEG s’effectuaient à l’aide d’une chaîne d’acquisition Micromed administrée par le logiciel « Système plus » (Micromed, ST Etienne des Oullières, France). Le signal EEG était amplifié, filtré (filtre passe haut : 1Hz ; filtre passe bas : 70Hz), puis digitalisé à une fréquence d’échantillonnage de 100Hz. Les enregistrements étaient effectués selon un montage référentiel à 8 voies permettant d’enregistrer l’activité des 8 électrodes par rapport à l’électrode de référence. En parallèle,
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données enregistrées étaient exportées vers un disque dur externe.
Le matériel permettant les enregistrements simultanés de l’activité EEG et l’activité cellulaire profonde
o Les électrodes et le microdescendeur
Les micro-électrodes étaient des électrodes tungstène d’impédance 1,0±0,5 MΩ (FHC, Frederick Haer Co., Bowdoinham, Maine, EU). Les caractéristiques techniques de ces électrodes sont décrites sur la figure 17.A. Ces électrodes étaient placées dans des tubes guides individuels, les contraignant ainsi à un espacement de 500µm. Ces 4 tubes guides individuels étaient contenus par un tube guide principal (figure 17.B). Le micro-descendeur s’emboîtait sur la chambre d’enregistrement et possédait un système de coordonnées permettant de déplacer le tube guide principal selon les axes antéro-postérieur et médio-latéral. Ce système permettait, ainsi, de connaître les coordonnées précises de chacune des trajectoires au sein de la chambre et d’atteindre toutes les structures cibles (Figure 17.C).
o La chaîne d’acquisition des données électrophysiologiques
La chaîne d’acquisition Alpha-oméga (Alpha Omega, Jerusalem, Israel) nous a permis d’enregistrer simultanément l’activité de 4 micro-électrodes et 3 électrodes d’EEG. Un système motorisé (EPS, Alpha Omega, Jerusalem, Israel) reliait le micro-descendeur à la chaîne d’acquisition et permettait de descendre les électrodes électroniquement, avec un pas minimum de 10 µm. Les électrodes pouvaient être descendues manuellement ou électriquement, individuellement ou en groupe. Le signal était amplifié, filtré, digitalisé et échantillonné à 24 kHz. Les filtres appliqués lors de l’acquisition nous ont permis d’enregistrer alternativement l’activité unitaire (300-10 000Hz) et les LFP (0-300Hz).
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Figure 17 A: Caractéristiques du matériel d’électrophysiologie. A : détails des caractéristiques techniques de la fabrication des micro-électrodes (Frederick Haer Co.,
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Figure 17 B,C. B : schéma des tubes guides contenant les électrodes ; C : photo du micro-descendeur utilisé pour l’enregistrement électrophysiologique des GB.
b. Les acquisitions
Cartographies des structures et acquisition de l’activité électrophysiologique de référence Après une période de convalescence post-chirurgicale de 1 à 2 semaines, les premières sessions d’enregistrement électrophysiologique ont pu débuter. Ces sessions se déroulaient après chaque nettoyage de la chambre soit 3 fois par semaine et seule une trajectoire était testée par session. La trajectoire était donnée par la position du tube guide au sein de la chambre, c’est-à-dire selon les axes antéro-postérieur et médio-latéral. Lors de chacune de ces sessions, les 4 microélectrodes étaient descendues pour une trajectoire prédéterminée. Les coordonnées de ces trajectoires étaient déterminées en fonction des structures ciblées : le NST, le putamen, le noyau caudé, le GPe, le GPi ou la SNR. En associant les repères ventriculographiques, mettant en évidence la ligne CA-CP, aux données de l’atlas stéréotaxique de macaque fascicularis (Szabo and Cowan 1984), nous avons pu déterminer la position de la zone motrice de ces structures par rapport au centre de la chambre. Ainsi, les structures cibles étaient délimitées et explorées chez l’animal sain, nous permettant d’établir une cartographie de la chambre d’enregistrement et d’associer à chaque structure une activité électrophysiologique de référence associée à une activité EEG de référence.
L’acquisition de l’état électrophysiologique durant les crises motrices
Une fois les données électrophysiologiques de référence obtenues, le protocole d’enregistrement des activités électrophysiologiques pendant les crises a pu débuter. Les injections de Pg n’avaient lieu qu’une fois par semaine, de préférence en début de semaine.
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Les enregistrements électrophysiologiques des zones motrices des structures d’intérêt débutaient dès l’observation de la première crise et duraient tout le jour de l’injection (J0) et le lendemain (J1). A la fin de chaque journée d’enregistrement (J0 et J1), une vidéo-EEG de 15 minutes était réalisée.
o L’induction des crises
Un volume total de Pg compris entre de 7,5 et 40µl (soit une quantité de 1500 à 8000 unités) était injecté à une vitesse de 1,5µl par minute à l’aide d’une seringue Hamilton de 100µl placée dans un pousse seringue (Gueneq, Montréal, Québec). Pour procéder à l’injection la canule était ouverte, nettoyée, et l’aiguille d’injection positionnée à l’intérieur. Quelques minutes après l’injection les premières crises apparaissaient, le dispositif d’injection était alors retiré et les enregistrements électrophysiologiques pouvaient débuter.
o L’enregistrement simultané de l’EEG et des structures profondes
Les électrodes 5, 6 et 7 (Figure 16) ont été sélectionnées afin d’enregistrer d’une part l’activité du foyer et d’autre part une éventuelle propagation de la crise du côté controlatéral. Les enregistrements étaient effectués selon un montage référentiel.
En ce qui concerne les enregistrements électrophysiologiques des structures profondes, les 4 microélectrodes étaient descendues manuellement jusqu’au contact de la dure-mère correspondant au point de départ de la trajectoire. A ce niveau, les microélectrodes étaient alors descendues électroniquement et indépendamment les unes des autres. Les premières activités correspondant aux neurones corticaux nous servaient de référence supplémentaire pour l’évaluation de la profondeur des structures d’intérêt.
Une fois les zones motrices des structures d’intérêt atteintes, nous recherchions avec chacune des microélectrodes, des neurones dont l’activité était satisfaisante et nous procédions dans un premier temps, à l’enregistrement de l’activité unitaire (filtres passe haut de 300 Hz et passe bas de -7000Hz) et puis dans un second temps à l’enregistrement des LFP (filtres 0-300Hz). Ces enregistrements au sein des structures profondes du cerveau s’effectuaient de façon synchronisée avec les enregistrements EEG (chaînes EEG1, EEG2 et EEG3). Seules les activités unitaires stables et dont les potentiels d’action étaient bien discriminés du bruit de fond (amplitude des potentiels d’action au moins égale à 2 fois l’amplitude du bruit de fond) étaient considérées comme satisfaisantes. Les enregistrements successifs, pour une même électrode étaient espacés d’au moins 200µm de façon à ne pas enregistrer le même neurone. Les enregistrements LFP, qui correspondent à l’enregistrement de l’activité d’une population
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de 5 minutes minimum et pouvait perdurer jusqu’à la survenue d’une crise.
Ces enregistrements étaient digitalisés et enregistrés sous un format lisible par Spike2 (CED, Cambridge, Angleterre).
o La validation du modèle
Un enregistrement vidéo-EEG de 15 minutes était effectué à la fin de la session, ce qui correspondait à l’état épileptique à J0, et un second enregistrement de 15 minutes le lendemain permettait d’acquérir l’état à J1.
L’acquisition de l’état électrophysiologique durant les crises prémotrices
Les crises prémotrices étaient induites une fois que toutes les données nécessaires à l’analyse des crises motrices étaient acquises. Les outils et les protocoles étaient identiques à ceux utilisés pour les crises motrices. On peut tout de même noter quelques modifications. Tout d’abord l’induction de ces crises a nécessité un volume supplémentaire de Pg compris entre 30et 40 µl puis le montage EEG était réalisé à partir de la vis 5 (controlatérale) et des vis 7 et 8 (proche de la seconde canule d’injection (chaînes EEG3, EEG2, EEG1, respectivement) et enfin seule l’activité unitaire a été enregistrée.