Etude par IRM fonctionnelle et TEP métabolique des réorganisations mnésiques dans l'épilepsie temporale, Functional MRI and metabolic PET study of memory reorganization in temporal lobe epilepsy

UNIVERSITÉ DE LA MÉDITERRANÉE
FACULTÉ DE MÉDECINE DE MARSEILLE

École Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé



Étude par IRM fonctionnelle et TEP métabolique
des réorganisations mnésiques dans l’épilepsie temporale





T H È S E

Présentée et publiquement soutenue devant

LA FACULTÉ DE MÉDECINE DE MARSEILLE


Le 29 novembre 2010

Par M. Eric GUEDJ

Né le 19 septembre 1976, à Marseille (13)



Pour obtenir le grade de DOCTEUR de L’UNIVERSITÉ de la MÉDITERRANÉE

SPÉCIALITÉ : NEUROSCIENCES




Membres du Jury de la Thèse :

Patrick J. COZZONE, Directeur – PU-PH, Marseille
Alexander HAMMERS, Rapporteur – PR, Lyon
Franck SEMAH, Rapporteur – PU-PH, Lille
Maxime GUYE, Examinateur – MCU-PH, Marseille
Jean-François LE BAS, Examinateur – PU-PH, Grenoble
Catherine LIEGEOIS-CHAUVEL, Examinateur – DR INSERM, Marseille
Olivier MUNDLER, Examinateur – PU-PH, Marseille
Lionel THIVARD, Examinateur – PH, Paris


1 Remerciements

Ces années de thèse ont été pour moi une expérience extrêmement
enrichissante, à la fois sur un plan pédagogique, scientifique et humain. Je
souhaiterais adresser mes remerciements les plus sincères, et exprimer ma gratitude
à Monsieur le Professeur Patrick J. Cozzone pour la confiance qu’il m’a accordée en
m’accueillant au sein de son laboratoire. J’ai pu apprécier la justesse et la pertinence
de vos conseils tout au long de cette période.

Je remercie le Docteur Maxime Guye et le Professeur Jean-Philippe Ranjeva
pour avoir encadré au plus près ce travail de thèse, avec grande patience et totale
disponibilité. Je suis persuadé que nous saurons à l’avenir prolonger cette
expérience au travers d’autres projets, avec toujours autant de confiance et de plaisir
à travailler ensemble.

Je remercie Madame Catherine Liégeois-Chauvel de m’avoir conseillé et aidé, de
la mise en place du projet jusqu’à la rédaction de ce manuscrit. J’ai toujours
énormément apprécié l’esprit et le fond des discussions que nous avons pu avoir
pour mener à bout ce travail.

Je remercie Monsieur le Professeur Olivier Mundler de m’avoir fait l’honneur de
travailler à ses cotés depuis 10 ans, et de la confiance et du soutien qu’il a pu
m’apporter pour développer la neuro-imagerie fonctionnelle au sein de son service.

Je remercie Monsieur le Professeur Alexander Hammers, Monsieur le Professeur
Jean-François Le Bas, Monsieur le Professeur Franck Semah, et Monsieur le
Docteur Lionel Thivard de m’avoir fait l’honneur de juger ce travail, en acceptant de
siéger à mon jury de thèse.

Je remercie Monsieur le Professeur Patrick Chauvel de m’avoir initié avec
passion à l’exploration des réseaux épileptiques. Je suis très heureux de rejoindre
votre laboratoire de recherche pour prolonger ces travaux.

Je remercie le Professeur Fabrice Bartolomei de son sontien et de ses précieux
conseils, en particulier pour la publication des articles.

Je remercie Emmanuel Barbeau des compétences qu’il a su me faire partager
avec grande pédagogie sur cette thématique des systèmes de mémoire.
2 Je remercie toute l’équipe du CEMEREM / CRMBM, et notamment My Van Au
Duong, Gaëlle Bettus, Sylviane Confort-Gouny, Irina Malikova, Françoise Reuter,
Danielle Rousseau, Anne-Marie Sabelle, Elisabeth Soulier, Patrick Viout, Wafaa
Zaaraoui,…, pour leur gentillesse, leur bonne humeur, et leur aide toujours
précieuse.

Je remercie toute l’équipe médicale et paramédicale du Service Central de
Biophysique et Médecine Nucléaire de l’hôpital de la Timone, et notamment Serge
Cammilleri, Cécile Colavolpe, Geneviève Fauque, Frédérique Foucher, Catherine de
Laforte, Benjamin Guillet, Pascale Pisano, Chantal Rinaldi, Claude Somma, David
Taïeb, Laetitia et Laurent Tessonnier, …, pour leur aide et leur soutien tout au long
de ces années.

Je souhaite également remercier toutes les personnes qui ont, à différents
niveaux, enrichi ma formation, ma curiosité, et nourri mon expérience dans ce
domaine de la neuro-imagerie au cours de ces dernières années : Monsieur le
Professeur Jean-Philippe Azulay, le Docteur Maryline Barrie, le Docteur Wilfrid
Casseron, Monsieur le Professeur Mathieu Ceccaldi, Monsieur le Professeur Olivier
Chinot, le Docteur Clément Daniel, le Docteur Béatrice Denis, le Docteur Mira Didic,
le Docteur Anne Donnet, Monsieur le Professeur Henry Dufour, le Docteur Alexandre
Eusebio, le Docteur Jean Farisse, Monsieur le Professeur Olivier Félician, le Docteur
Lionel Feuillet, Monsieur le Professeur Jean-Louis Gastaut, le Docteur Martine
Gavaret, Madame le Professeur Nadine Girard, le Docteur Elsa Kaphan, le Docteur
Lejla Koric, Monsieur le Professeur Christophe Lançon, Monsieur le Professeur
Olivier Lévrier, le Docteur Aileen McGonigal, le Docteur Philippe Métellus, le Docteur
Loïc Milandre, Monsieur le Professeur François Nicoli, Monsieur le Docteur Jacques
Pasquier, Monsieur le Professeur Jean-Claude Péragut, Monsieur le Professeur
Michel Poncet, Monsieur le Professeur Jean Régis, le Docteur Raphaëlle Richieri,
Eve Tramoni, le Docteur Agnès Trébuchon, Monsieur le Professeur Charles
Raybaud, le Docteur Tatiana Witjas, …

Je souhaite enfin remercier ma famille, et en particulier mes parents, mon épouse
et mes enfants, pour leur indéfectible soutien.
3 Résumé

Étude par IRM fonctionnelle et TEP métabolique des réorganisations
mnésiques dans l’épilepsie temporale
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L’objectif général de ce travail de thèse a été de caractériser in vivo, chez
l’Homme, les réorganisations mnésiques retrouvées dans l’épilepsie temporo-
mésiale pharmaco-résistante.

Nous nous sommes appuyés sur une approche multimodale d’imagerie
combinant étude de la connectivité et des réseaux d’activations mnésiques en IRMf,
et étude de la consommation métabolique régionale inter-critique de glucose en TEP.
Il s’agissait, notamment, de mieux comprendre la relative préservation mnésique
retrouvée chez certains de ces patients, malgré l’implication du cortex temporal
interne au sein de leurs réseaux épileptiques.

Nos résultats, obtenus pour l’encodage d’items uniques non matériel-spécifiques,
apportent des connaissances nouvelles sur l’adaptation fonctionnelle des réseaux
cognitifs au sein et en dehors de la zone épileptogène, expliquant les différences de
performance mnésique en reconnaissance, et leur lien possible avec les réseaux
épileptiques.

Ces travaux suggèrent, notamment, l’existence de ressources fonctionnelles
additionnelles efficaces, à la fois locales et à distance, impliquant la voie visuelle
ventrale bilatérale. Ces processus de compensation pourraient être conditionnés par
les caractéristiques propres de l’atteinte primitive, et en particulier une implication
différente des structures temporales internes au sein de la zone épileptogène.
L’altération fonctionnelle de ce système perceptivo-mnésique pourrait induire une
réorganisation inefficace plus large, sollicitant l’activation alternative des réseaux de
l’attention, au niveau des régions fronto-cingulaires et pariétales.

Mots clés: Épilepsie du lobe temporal, Imagerie par Résonance Magnétique
fonctionnelle (IRMf), Tomographie par Émission de Positons (TEP), connectivité
fonctionnelle basale, état de repos, cognition, mémoire, reconnaissance, encodage,
réseaux, plasticité, compensation, réserve fonctionnelle.
4 Abstract

Functional MRI and metabolic PET study of memory reorganization in
temporal lobe epilepsy
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The overall objective of this thesis was to characterize in vivo the human memory
reorganization observed in medial temporal lobe epilepsy, in particular for recognition
memory.

We conducted a multimodal neuroimaging approach, combining the study of
connectivity and memory activation networks with fMRI, and the study of inter-ictal
cerebra