The physiopathology and neuropsychology of severe traumatic brain injury

doi:10.1684/nrp.2019.0526

Rev Neuropsychol

2019 ; 11 (4) : 273-7

Physiopathologie et neuropsychologie

des traumatismes crâniens sévères The physiopathology and

neuropsychology of severe traumatic brain injury

Philippe Azouvi^1,2, Annabelle Arnould^1,2, Emilie Dromer^1,2, Claire Vallat-Azouvi^3,4

1Université de Versailles - Saint-Quentin-en-Yvelines, EA 4047 HANDIReSP, France

2AP-HP, Hôpital Raymond Poincaré, Service de médecine physique et de réadaptation, France

<Philippe.azouvi@aphp.fr>

3Université Paris 8, 92380 Saint-Denis, Laboratoire de psychopathologie et neuropsychologie, EA 2027, France

4Antenne UEROS (unité d’évaluation, de réentraînement

et d’orientation sociale et professionnelle), UGECAMIDF (Union pour la gestion des établissements des caisses d’Assurance maladie d’Île-de-France), France

Pour citer cet article : Azouvi P, Arnould A, Dromer E, Vallat-Azouvi C. Physiopatho- logie et neuropsychologie des traumatismes crâniens sévères.Rev Neuropsychol2019 ; 11 (4) : 273-7 doi:10.1684/nrp.2019.0526

Résumé Les traumatismes crâniens (TC) sévères constituent un problème de santé publique majeur. Ils représentent la pre- mière cause de handicap acquis chez les adultes en âge de travailler. Les patients qui survivent à un TC modéré à sévère présentent un large éventail de déficits cognitifs et de modifica- tions du comportement dus à des lésions axonales diffuses. De tels déficits incluent une vitesse cognitive ralentie, des déficits de la mémoire épisodique, de l’attention divisée et de la mémoire de travail, des fonctions exécutives et de la conscience de soi ainsi qu’une fatigue mentale. Les changements de personnalité et de comportement associent une combinaison complexe de manque de contrôle (impulsivité) et de manque de motivation (apathie).

Mots clés : traumatisme crânien·^cognition·fonctions exécutives·^mémoire

Abstract Traumatic brain injury (TBI) is a major public health concern and is the leading cause of acquired disability in working-age adults. Patients who survive a moderate to severe TBI present a wide range of cognitive deficits and behavioral changes due to diffuse axonal injury. These include slowed information processing speed and deficits in episodic memory, divided attention, working memory, executive functions, and self-awareness. Patients may also struggle with mental fatigue. Personality and behavioral changes in TBI patients are the result of a combination of lack of control (impulsivity) and lack of drive (apathy).

Key words: traumatic brain injury·^cognition·executive functions·^memory

Introduction

Le traumatisme crânien (TC) est un problème important de santé publique. La plupart des études épidémiolo- giques ont montré que l’incidence varie fortement d’un pays à un autre, pouvant aller de 47,3 à 849 cas pour 100 000 habitants et par an, la moyenne se situant entre 200 et 300 cas, avec une prépondérance masculine (de 55 à 80 % des cas selon les études [1]). Les études de préva-

Correspondance : P. Azouvi

lence sont plus rares. Nous avons pu évaluer la prévalence du handicap en France en rapport avec un TC auto-déclaré, grâce aux données de l’enquête Handicap-Santé (volets

«Ménages» et «Institutions»), sur un échantillon repré- sentatif de la population générale [2]. Nous avons constaté que la prévalence de séquelles persistantes en rapport avec un TC en France était de 704/100 000 habitants. Par compa- raison avec la population n’ayant jamais été victime d’un TC, il existait chez ces personnes un plus grand nombre de difficultés et de comorbidités associées, et une plus grande consommation de soins. Le TC représente la pre- mière cause de handicap acquis chez l’adulte en âge de travailler.

Physiopathologie

Les lésions causales sont multiples. Le TC est caracté- risé par une combinaison de lésions focales (contusions, hémorragies, touchant surtout les régions préfrontales et temporales) et diffuses (lésions axonales diffuses provo- quées par la décélération/accélération brutale du cerveau), et de lésions secondaires, en rapport avec des complications systémiques [3].

Les techniques d’imagerie morphologique (scanner, IRM) sous-estiment l’étendue et la sévérité de ces lésions diffuses, ce qui explique leur faible pouvoir prédictif sur les déficits cognitifs et le handicap [4]. En revanche, les techniques plus modernes, telles que le PET scan [5] ou surtout l’IRM fonctionnelle ou par tenseur de diffusion, per- mettent de mieux comprendre la physiopathologie du TC, en montrant des dysfonctionnements de certaines régions corticales ou de réseaux cérébraux, en l’absence de lésion macroscopique décelable [6, 7]. Plusieurs études ont mon- tré des corrélations entre les mesures issues de l’analyse de la substance blanche par tenseur de diffusion et le handi- cap des patients ou leurs performances cognitives [8]. Des études récentes utilisant l’IRM fonctionnelle au repos (res- ting state) ont montré une diminution de la connectivité dans des réseaux cérébraux impliqués dans les fonctions attentionnelles et exécutives, tels que le réseau par défaut (default mode network) [9, 10].

Les plaintes des patients et de leurs proches

Nous évoquerons ici essentiellement les problèmes liés aux TC modérés à sévères, les TC légers posant des pro- blèmes très différents et spécifiques.

Les plaintes cognitives sont habituellement au premier plan lorsqu’on interroge les patients et/ou leurs proches sur les difficultés dans la vie quotidienne [11, 12]. Nous avons eu l’occasion de suivre un groupe de patients ayant été victimes d’un TC sévère dans la région parisienne (étude PariS TBI). Nous avons utilisé le questionnaire des plaintes post-traumatiques (Brain Injury Complaint Questionnaire [BICoQ] [13, 14]), comprenant 25 questions remplies par les patients et leurs proches avec un score dichotomique (oui/non). Dans ce groupe de 147 patients suivis quatre ans après un TC sévère, les plaintes les plus fréquentes, rapportées par plus de la moitié des patients, étaient les suivantes (par ordre décroissant) : troubles de mémoire, lenteur, difficultés de concentration, difficulté à faire deux choses à la fois, et fatigue. En comparant les plaintes des patients et de leurs proches, il est apparu une différence légère mais significative, les proches ayant tendance à rapporter un nombre plus élevé de difficultés, mais avec une variabilité interindividuelle importante [13, 14]. Les discordances entre les scores des patients et ceux de leurs proches n’étaient cependant pas dépendantes de la sévérité des troubles évaluée par le nombre de plaintes.

Déficit de la mémoire à long terme

Après la sortie du coma, il existe une période transi- toire de perturbation cognitive globale associant oubli à mesure, confusion, désorientation et amnésie rétrograde plus ou moins importante : c’est la période d’amnésie post- traumatique [15]. La récupération est progressive, traduite par la réapparition de l’orientation et de la mémoire anté- rograde, mais avec souvent la persistance de déficits de la mémoire épisodique. Comme cela a été évoqué ci-dessus, les difficultés de mémoire sont en effet la plainte spontanée la plus fréquente (67 % dans l’étude PariS TBI) des patients et de leurs proches [16].

La mémoire épisodique antérograde à long terme a été l’un des domaines les plus étudiés. Les patients atteints d’un TC grave présentent des résultats moins bons que les témoins pour tous les types de tâches de mémoire verbale ou visuelle [17], avec en moyenne des scores à l’échelle de mémoire de Wechsler révisée inférieurs d’un écart-type aux normes pour tous les indices de mémoire à long terme [18]. Les mécanismes qui sous-tendent ces déficits font toujours l’objet de débats et semblent plurifactoriels (taux d’apprentissage plus lent, taux d’oubli accéléré, apprentis- sage incohérent et désorganisé, capacité réduite d’utiliser spontanément un codage sémantique actif, capacité réduite d’utiliser l’imagerie visuelle pour améliorer l’efficacité du codage, consolidation déficitaire et vulnérabilité accrue à une interférence rétroactive).

L’amnésie rétrograde a été moins étudiée, mais est éga- lement déficitaire. Piolino et al. [19] ont constaté que la capacité de se rappeler des épisodes autobiographiques et des détails spatiotemporels était altérée chez les patients atteints de TC chronique (>1 an), sans aucun gradient temporel. Il est intéressant de noter que les déficits impli- quaient non seulement la capacité de se rappeler des souvenirs, mais aussi la capacité de voyager mentalement dans le temps subjectif et de revivre le passé («conscience autonoétique»), et la capacité de se percevoir comme une entité continue dans le temps (autoperspective). Des résul- tats récents suggéraient que les déficits dans la capacité de se souvenir du passé personnel étaient associés à une capacité réduite d’imaginer des événements possibles dans l’avenir personnel [20].

Peu de recherches ont été menées sur la mémoire pros- pective après un TC sévère. Toutes les études ont mis en évidence des déficits de mémoire prospective temporelle et événementielle après un TC sévère, probablement liés à une altération des fonctions exécutives.

Mémoire de travail et attention

La lenteur mentale et les difficultés d’attention, de concentration, de partage entre deux tâches simultanées, font partie des plaintes fréquentes après un TC sévère, rap- portées par plus de la moitié des patients, quatre ans après l’accident [21].

La lenteur cognitive est d’autant plus marquée, par comparaison avec les sujets témoins, que la tâche est complexe [22]. Au-delà du ralentissement, la présence de déficits de certaines sous-composantes attentionnelles, telles que l’alerte, l’attention soutenue ou focalisée, reste l’objet de débats [23]. En revanche, l’existence de défi- cits de l’attention divisée, ou du partage attentionnel, a été constatée dans de nombreuses études, du moins pour la réa- lisation de tâches doubles demandant un niveau élevé de contrôle cognitif et/ou imposant une contrainte de temps.

En revanche, les tâches doubles plus simples ou pouvant être effectuées de fac¸on relativement automatique, comme la double tâche de la batterie GREFEX, sont effectuées cor- rectement, en dehors du ralentissement [24].

Les patients victimes d’un TC sévère se plaignent fré- quemment de difficultés dans leur vie quotidienne pouvant être en rapport avec des déficits de la mémoire de travail. Par exemple, Vallat-Azouviet al. [25] ont interrogé un groupe de patients avec lésions cérébrales acquises (principale- ment des TC sévères) avec le questionnaire des plaintes en mémoire de travail (Working Memory Questionnaire) comprenant 30 questions portant sur différentes dimensions de la mémoire de travail (stockage, attention, contrôle).

Les plaintes les plus discriminantes entre patients et sujets témoins étaient les suivantes : fatigabilité, lenteur, difficulté à suivre une conversation avec plusieurs participants, diffi- culté à mémoriser une information verbale, écrite ou orale.

Plusieurs études expérimentales ont montré la présence, après un TC sévère, de déficits de la mémoire de travail.

Certaines études ont utilisé des tâches de type n-back.

Par exemple, Perlstein et al. [26] ont montré, après un TC modéré à sévère, un déficit en termes de précision de réponse, mais non en termes de vitesse, uniquement dans les conditions les plus exigeantes (2- et 3-back). Aslounet al. [27] ont également montré un déficit dépendant de la charge en mémoire de travail avec une chute des perfor- mances (précision) dans la condition 2-back après un TC sévère.

Vallat-Azouvi et al. [28] ont étudié de fac¸on systéma- tique les différentes composantes de la mémoire de travail chez des patients à un stade chronique après un TC sévère.

Ils ont constaté que les épreuves classiques d’empan de chiffres et/ou visuospatial, à l’endroit comme à l’envers, n’étaient que peu affectées par le TC ; en effet, même s’il existait des différences significatives par rapport aux sujets témoins, la taille d’effet était modeste. En revanche, des épreuves plus exigeantes, comportant une charge en mémoire de travail plus élevée et/ou la réalisation de tâches concurrentes tout en maintenant de l’information en mémoire à court terme (tâche de Brown-Peterson), étaient très déficitaires, avec des tailles d’effet plus élevées.

Dobryakova et al. [29], en utilisant un nouveau para- digme (CapMan), ont montré que les patients avec TC sévère avaient des difficultés plus importantes que les sujets témoins uniquement dans une condition demandant de manipuler l’information en mémoire de travail, contrastant avec une capacité de stockage préservée. Une méta-analyse

[30] ayant porté sur 21 études a montré que les patients avec TC modéré à sévère présentaient des déficits tant en mémoire à court terme verbale qu’en mémoire de travail, verbale et visuospatiale, avec des tailles d’effet allant de 0,37 à 0,69.

Fonctions exécutives

La présence de déficits des fonctions exécutives, sur le versant cognitif et/ou sur le versant comportemental, est bien connue au décours d’un TC modéré à sévère. Ce sujet pose cependant toujours des questions difficiles, notam- ment concernant la question de l’évaluation objective des troubles. La sensibilité des outils d’évaluation clinique clas- siques des fonctions exécutives a été discutée, de nombreux travaux sur le sujet ayant montré des résultats divergents quant à la sensibilité d’épreuves telles que le Wisconsin Card Sorting Test, qui serait surtout sensible dans sa version originale longue, la moins utilisée, ou le test de Stroop, pour lequel l’interférence ne semble pas produire plus d’effet que chez des sujets témoins au-delà de la lenteur. En revanche, les tests imposant une contrainte de vitesse de réalisa- tion, tels que les fluences verbales ou leTrail Making Test, montrent très fréquemment des déficits significatifs liés à la lenteur du traitement de l’information.

Nous avons directement comparé, chez des patients atteints de TC sévère, la sensibilité des tests traditionnels de fonctions exécutives et d’un questionnaire renseigné par les proches, l’inventaire du syndrome dysexécutif compor- temental (ISDC) de la batterie du GREFEX [31]. Parmi les 54 patients pour lesquels des évaluations comportementa- les et cognitives étaient disponibles, un déficit des fonctions exécutives a été constaté chez 87 % d’entre eux, dont 49 % présentaient des troubles comportementaux et cogni- tifs combinés, 6,4 % une déficience cognitive pure (déficit sur les tests cognitifs sans modification du comportement signalé par les proches) et 45 % un trouble comportemental pur (des tests cognitifs normaux contrastant avec des modi- fications du comportement au quotidien selon le proche).

Parmi les épreuves cognitives, les plus discriminantes en analyse de régression étaient la fluence verbale catégo- rielle, le temps de lecture au Stroop et le Trail Making Test-B. Parmi les items comportementaux, les plus discrimi- nants étaient l’hypoactivité, l’hyperactivité et les difficultés d’anticipation, de planification et d’initiation des activi- tés. Globalement, ces résultats permettent de souligner la sensibilité modeste des évaluations neuropsychologiques traditionnelles, et montrent l’importance de l’utilisation d’outils plus sensibles et plus écologiques.

Par ailleurs, l’évaluation est rendue plus difficile par les troubles de la conscience de soi, ou anosognosie, en particulier après un TC sévère. Une conscience imparfaite des difficultés cognitives et des modifications du comporte- ment est significativement associée à un moins bon résultat de la réadaptation, probablement en raison de la réduc- tion de l’engagement dans la thérapie. Sherer et al. [32]

ont montré que, selon la méthode d’évaluation, la fré- quence des patients anosognosiques variait de 76 % à 97 %. Les relations entre mauvaise conscience de soi et fonctions exécutives sont débattues. Morton et Barker [33]

ont montré, en utilisant une analyse de régression hiérar- chique, que la sévérité du TC, l’efficience intellectuelle globale (QI), l’humeur, les fonctions exécutives et implicites contribuaient significativement au score d’anosognosie. Ces données suggèrent que les troubles de la conscience de soi après un TC sont d’origine complexe et multifactorielle.

Modifications du comportement et de la personnalité

Les modifications du comportement et de la person- nalité sont souvent rattachées au syndrome dysexécutif.

Elles peuvent se traduire par des manifestations par excès (irritabilité, impulsivité, désinhibition) ou par défaut (apa- thie, manque d’initiative ou de motivation). Ciurli et al.

[34] ont étudié un groupe de 120 patients après un TC sévère et ont montré la présence de nombreux troubles

«neuropsychiatriques»: apathie (42 %), irritabilité (37 %), dysphorie/humeur dépressive (29 %), désinhibition (28 %), troubles des conduites alimentaires (27 %) et agitation (24 %). Ces modifications sont associées à une sensation de fardeau élevée pour les proches. Des travaux récents de l’école de Genève ont montré le caractère multifactoriel de ces troubles. Ainsi, Arnouldet al. [35] ont pu distinguer plu- sieurs profils distincts au sein de l’apathie post-traumatique, selon la prédominance de différentes sous-composantes telles que l’émoussement affectif, le manque d’intérêt ou le manque d’initiative cognitive. De même, différentes dimen- sions ont pu être identifiées dans l’impulsivité secondaire à un TC, dans le cadre du modèle de Whiteside et Lynam : la réponse urgente à une situation de contrariété, le manque de préméditation (difficulté à anticiper les conséquences

de ses actes), le manque de persévérance (abandon pré- maturé d’une tâche) et la recherche de sensations. Les trois premières composantes ont été trouvées exagérées après un TC sévère, la dernière étant au contraire diminuée [36].

La question du lien entre les troubles du comportement et la cognition sociale a fait l’objet de plusieurs études. Des déficits de la cognition sociale ont été largement démontrés chez des personnes victimes d’un TC sévère, qu’il s’agisse de la perception des émotions, de la théorie de l’esprit ou de l’empathie (pour une revue, voir McDonald [37]).

Cependant, les relations entre ces déficits et le fonctionne- ment social restent l’objet de débats, certaines études ayant montré des relations significatives, d’autres non [38].

Enfin, la fatigue cognitive est un facteur de handicap surajouté, même en cas de bonne récupération cognitive.

En effet, les efforts fournis par les patients pour compenser les déficits cognitifs sont responsables d’un surcoût cognitif, responsable d’une fatigue mentale, rapportée par plus de la moitié des patients, plusieurs années après le TC [21].

Conclusion

Le ralentissement cognitif, les perturbations des fonc- tions attentionnelles, de la mémoire de travail, des fonctions exécutives, et de la mémoire épisodique s’associent aux modifications du caractère et du comportement et sont la cause d’un handicap social et d’un retentissement pour les proches. Les patients ayant été victimes d’un TC sévère nécessitent un accompagnement pluridisciplinaire dans la durée pour aider à réduire, autant que possible, et à compenser ses déficits, afin d’améliorer leur fonctionne- ment, et à terme leur qualité de vie.

Liens d’intérêt

les auteurs déclarent ne pas avoir de lien d’intérêt en rapport avec cet article.

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