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Med Sci (Paris). 32(8-9): 752–757.
doi: 10.1051/medsci/20163208024.

La stimulation transcrânienne à courant continu en psychiatrie
Vers de nouvelles perspectives d’interventions

Alexandre Heeren,1,2* Charlotte Coussement,2,3 and Élisabeth Colon4,5

1Department of Psychology, 1232 William James Hall, Harvard university, 33 Kirkland street, Cambridge, MA02138, États-Unis
2Institut de recherche en sciences psychologiques, université catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgique
3Cellule de recherches et publications scientifiques (CRPS), hôpital psychiatrique du Beau Vallon, Namur, Belgique
4Institut de neuroscience, université catholique de Louvain, Bruxelles, Belgique
5Center for Pain and the Brain, Department of Anesthesiology, Perioperative and Pain Medicine, Boston Children’s Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, États-Unis 
Corresponding author.
 

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Une pile de neuf volts, deux électrodes : la neurostimulation peut commencer » titrait avec toquade le quotidien Le Monde en 2013, en vue d’évoquer les effets bénéfiques de la stimulation transcrânienne à courant continu (transcranial direct current stimulation : tDCS) pour soulager la douleur ou aider les patients à retrouver leurs capacités cognitives et motrices après un accident vasculaire cérébral. La tDCS consiste en l’induction, par l’intermédiaire de deux électrodes posées sur le scalp, d’un courant continu de faible intensité en vue de moduler l’activité neuronale des régions cérébrales localisées en dessous de ces électrodes (Figure 1). Le courant reste stable et continu durant la stimulation, générant ainsi un circuit (ou diode) dans lequel le courant circule de l’anode vers la cathode. Cette induction mène à une hyperexcitabilité des neurones des régions corticales situées sous l’anode et à une hypoexcitabilité de ceux des régions situées en regard de la cathode. En comparaison des autres méthodes de neuromodulation, la tDCS a pour avantage d’être simple, non invasive et peu coûteuse (Tableau I). En outre, les effets secondaires sont relativement faibles et généralement limités à la manifestation transitoire de picotements ou de démangeaisons sous les électrodes de stimulation [1]. Au vu de ces qualités, l’application clinique de cette technique a rapidement suscité un réel enthousiasme. Ainsi, de nombreuses études ont-elles été conduites en vue d’évaluer l’efficacité clinique de la tDCS dans l’amélioration de déficits moteurs ou langagiers survenant après un accident vasculaire cérébral, dans la réduction des acouphènes chroniques invalidants ou de la douleur chronique [2]. Au fil du temps, cet engouement s’est également généralisé aux troubles psychiatriques. En France, le coût annuel des troubles psychiatriques étant estimé à plus de 100 milliards d’euros [3], le développement d’outils thérapeutiques efficaces et à moindre coût constitue un défi majeur. Sa simplicité d’utilisation, son caractère non invasif, ainsi que son aspect extrêmement peu coûteux, ont rapidement fait de la tDCS un candidat d’espoir dans cette voie. Afin d’offrir un rapide panorama de ces avancées, l’objectif de cet article est de présenter une synthèse non-exhaustive de ces travaux. Le contexte d’apparition de la tDCS ainsi que son mode d’action seront d’abord brièvement présentés. Les études cliniques examinant son efficacité en psychiatrie seront ensuite exposées. Enfin, les perspectives actuelles de recherche-développement dans ce secteur seront discutées.

Prémisses

L’utilisation de stimulation à courant continu pour soulager les troubles mentaux n’est pas récente. Vers 47, Scribonius Largus, le médecin de l’empereur romain Claude, narrait déjà avec grand soin comment placer efficacement une raie marbrée électrique (Torpedo marmorata ou torpille) sur le scalp afin de provoquer une décharge électrique importante et ainsi soulager des patients migraineux ou souffrant de douleurs [4]. De l’Antiquité à la Renaissance, des recommandations analogues sont fréquemment dépeintes dans les traités médicaux [4]. À la fin du XVIIIe siècle, avec la découverte de la pile électrique, Galvani et Volta sont toutefois les premiers à expérimenter les corollaires physiologiques directs d’une stimulation électrique sur l’homme et l’animal [4]. Ces travaux ont le mérite d’avoir initié la recherche sur les effets cliniques de la stimulation par courant continu, et ce notamment par les travaux pionniers d’Aldini (le cousin de Galvani) [5] et d’Arndt [6] qui, au début du XIXe siècle, traitaient déjà avec succès des cas sévères de dépression par cette méthode. Malgré des débuts enthousiastes, la découverte de l’électroconvulsivothérapie1, dans les années 1930 [4] marque une perte d’intérêt pour la stimulation par courant continu. Dans les années 1960, un bref regain d’enthousiasme a toutefois lieu grâce aux recherches d’Albert [7] qui démontraient qu’une stimulation transcrânienne anodique, chez le rat, améliorait la consolidation en mémoire, alors qu’une stimulation cathodique réduisait cet effet. Néanmoins, ce regain d’intérêt est demeuré temporaire et limité à la recherche fondamentale. L’image négative associée à l’utilisation de l’électroconvulsivothérapie en psychiatrie ainsi que le développement de la pharmacothérapie et des interventions psychologiques, qui ont toutes deux radicalement transformé la prise en charge et le pronostic des patients, ont sans aucun doute contribué à ce désintérêt progressif.

Cela étant, les nouvelles molécules développées ces dernières années n’ont pas permis de progressions notables en termes d’efficacité, même si elles ont amélioré la tolérance aux traitements [8]. De même, bien que l’efficacité des procédures psychothérapeutiques soit de plus en plus éprouvée empiriquement, de nombreux patients ne répondent pas à ces interventions [8]. En outre, le développement récent de la tDCS dans d’autres secteurs cliniques ainsi que l’amélioration de la compréhension des mécanismes cérébraux mis en Ĺ“uvre dans les troubles psychiatriques, et ce grâce aux progrès soutenus des neurosciences, ont constitué un terrain favorable à la réintégration progressive au cours de ces dernières années de la neuromodulation dans le domaine de la psychiatrie [2, 9] ().

(→) Voir la Nouvelle de B. Aouizerate et al., m/s n° 10, octobre 2005, page 548

Modus operandi

Avant de procéder à la stimulation, les zones où seront placées les électrodes doivent être préalablement désinfectées et exfoliées afin d’éliminer le plus d’obstacles entre le scalp et l’électrode. Les sites de stimulation sont habituellement déterminés à l’aide du système international 10-202 relatif à l’électroencéphalographie. Le placement des électrodes est donc réalisé en fonction des régions dont on souhaite influencer le fonctionnement. La taille des électrodes varie généralement de 25 cm2 à 100 cm2 en fonction du niveau de précision souhaité, celles de plus petite taille permettant une stimulation plus focalisée. Les électrodes peuvent aussi être placées de manière plus précise en utilisant l’imagerie cérébrale anatomique.

Au début de chaque séance, les deux électrodes, entourées chacune d’un manchon en tissu spongieux, sont imbibées de sérum physiologique avant d’être placées sur le cuir chevelu du patient. Cette procédure permet d’assurer une conduction sécuritaire et de minimiser les éventuels effets désagréables relatifs au passage du courant à travers le scalp. Les électrodes sont habituellement maintenues en place à l’aide d’une bande de caoutchouc. La stimulation est généralement appliquée pour une durée de 10 à 30 minutes avec une intensité électrique variant de 1 à 2 milliampères (mA) en fonction des études.

Mécanismes d’action

La tDCS est une méthode de stimulation cérébrale superficielle non invasive qui permet de moduler l’excitabilité neuronale au moyen d’un faible champ électrique délivré sur le scalp par l’intermédiaire d’électrodes de polarité différente. Le courant circule de l’anode (chargée positivement) vers la cathode (chargée négativement) et seule une petite partie du courant délivré atteint le tissu cérébral (entre 40 et 60 %), le reste étant perdu au niveau du scalp et du crâne [10]. Cet effet est d’autant plus marqué que la distance entre les électrodes est importante [11]. Bien que le seuil de dépolarisation neuronale ne soit pas dépassé lors de l’application de la tDCS et qu’aucun potentiel d’action ne soit déclenché par la stimulation en tant que telle, les effets instantanés de cette stimulation sont visibles à deux niveaux. On observe en effet, d’une part, un décalage des potentiels de repos de la membrane vers un seuil de dépolarisation inférieur (une hyperexcitabilité), pour les neurones corticaux en regard de l’anode et, d’autre part, une augmentation du potentiel de repos de la membrane, avec un décalage du seuil de dépolarisation vers l’hyperpolarisation, pour les neurones corticaux en regard de la cathode.

Les effets post-stimulation sont, quant à eux, liés à une modulation des récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDA), récepteurs activés par le glutamate [12]. En effet, il a été observé qu’un blocage des canaux ioniques voltage-dépendants, et plus particulièrement des canaux calciques, est associé à la suppression tant des effets immédiats que des effets post-stimulation [12]. A contrario, le blocage des récepteurs NMDA a pour conséquence la suppression des effets post-stimulation et le maintien des effets immédiats [13]. Dans l’ensemble, ces résultats indiquent que la modification du niveau de polarisation membranaire est responsable des effets immédiats de la tDCS, alors que la modulation des récepteurs NMDA sous-tendrait les effets post-stimulation. Les récepteurs NDMA sont impliqués dans les phénomènes de potentialisation à long terme (PLT) et de dépression à long terme (DLT), deux phénomènes de neuroplasticité bien documentés [14] ().

(→) Voir la Dernière heure de D. Choquet et B. Lounis, m/s n° 5, mai 2008, page 548

La PLT est un processus de renforcement synaptique qui correspond, à l’inverse de la DLT, à une augmentation d’amplitude de la réponse post-synaptique à la suite d’une intense activation pré-synaptique. Cette activation conduit à une dépolarisation post-synaptique suffisante pour permettre une entrée massive de calcium via l’évacuation des ions magnésium qui bloquent les récepteurs NMDA. Plus récemment, la participation de mécanismes de nature non synaptique, tels que des changements du niveau de pH membranaire ainsi que de production de protéines transmembranaires, a également été évoquée pour expliquer les effets post-stimulation [15]. Ainsi, bien que les effets instantanés semblent résulter d’une modification du potentiel membranaire, les mécanismes d’action sous-tendant les effets post-stimulation restent encore sujets à de nombreux débats.

Applications cliniques en psychiatrie

Bien qu’aucune méta-analyse n’ait encore été réalisée concernant l’efficacité de la tDCS sur le niveau de symptomatologie psychiatrique générale, des revues systématiques sont toutefois disponibles [16, 17]. À ce jour, les résultats de la recherche, relatifs à l’application de la tDCS dans la réduction du niveau de symptomatologie psychiatrique, peuvent être regroupés en quatre catégories distinctes : les troubles de l’humeur, les troubles liés aux addictions, les troubles psychotiques et les troubles anxieux. Ci-après, nous illustrerons brièvement ces travaux par la description d’essais cliniques contrôlés et randomisés en double-aveugle qui ont été menés pour chacun de ces troubles3.

Des travaux ayant indiqué l’existence d’une hypoactivation de la partie dorsolatérale du cortex préfrontal gauche (dorsolateral prefrontal cortex – dlPFC) (Figure 2) chez les patients présentant un trouble dépressif [18], des études ont été menées afin d’examiner les effets cliniques de l’application d’une stimulation anodique de 20 minutes sur cette région (avec la cathode localisée sur l’orbite controlatérale – c’est-à-dire du côté opposé à l’anode). En comparaison à une stimulation placébo (une procédure similaire mais incluant l’arrêt de la stimulation après quelques secondes), une amélioration de la symptomatologie de ces patients, avec un maintien des bénéfices jusqu’à 1 mois après la fin de l’intervention en l’absence de tout autre traitement, a été rapportée [19, 20]. Dans la plupart de ces études, l’intensité était de 2 mA et les séances de stimulation étaient administrées sur des durées allant de 5 à 15 jours consécutifs. Plus récemment, la supériorité, en termes de réduction du niveau de symptomatologie, d’une procédure de stimulation bifrontale (l’anode placée sur le dlPFC gauche et la cathode sur le dlPFC droit4) administrée durant 10 jours consécutifs à raison de 30 minutes par jour avec une intensité de 2 mA, a également été observée, en comparaison à une procédure de stimulation placebo [21, 22]. En outre, le bénéfice de l’administration d’une telle stimulation bifrontale en association avec un traitement à la sertraline (un antidépresseur de type inhibiteur sélectif de la recapture de la sérotonine), a récemment été démontré, en comparaison à l’administration isolée de chacun de ces ingrédients thérapeutiques [21]. Cela étant, à l’exception du trouble dépressif majeur, peu d’études ont examiné l’effet de la tDCS pour les troubles de l’humeur. À la suite de l’observation d’une hypoactivation du dlPFC droit chez les patients souffrant de troubles bipolaires, un effet bénéfique d’une stimulation anodique sur cette région a toutefois été décrit chez ces patients [23].

En ce qui concerne les addictions, quelques études impliquant un montage bifrontal similaire à celui décrit dans les troubles dépressifs ont été réalisées. Elles indiquent une réduction transitoire du niveau de symptomatologie après l’application d’une séance de tDCS (2 mA) auprès de patients alcoolo-dépendants [24] et aussi tabaco-dépendants [25]. L’effet bénéfique sur le niveau de consommation de patients tabaco-dépendants d’un tel montage avec une intensité de 2 mA, administré durant 5 jours consécutifs à raison de 25 minutes de stimulation par jour, a également été rapporté [26].

Plus récemment, des travaux ont été menés auprès de patients souffrant de troubles psychotiques. En vue de réduire la fréquence des hallucinations auditives, des études visant une stimulation cathodique du cortex temporo-pariétal gauche5 (supposé jouer un rôle dans ces hallucinations auditives), ont été réalisées à raison de 2 sessions (2 mA) de 20 minutes par jour durant 5 jours consécutifs. Dans ce cas, la tDCS est associée à une réduction des hallucinations auditives ainsi qu’à une amélioration générale de la symptomatologie, en comparaison à une stimulation placebo [27, 28]. Des études récentes suggèrent également un effet bénéfique d’une stimulation par montage bifrontal sur les symptômes négatifs de patients souffrant de troubles psychotiques [16].

Enfin, bien que les troubles anxieux constituent la catégorie de troubles psychiatriques ayant la prévalence la plus élevée, peu d’études ont évalué l’efficacité de la tDCS au sein de ces troubles. À ce jour, seule une étude de cas d’un patient souffrant d’un trouble obsessionnel-compulsif a été réalisée. Elle montre les effets bénéfiques sur le niveau de symptomatologie d’une séance de 20 minutes de tDCS à 2 mA, avec la cathode placée sur le dlPFC gauche et l’anode sur l’épaule du patient [29].

Perspectives et conclusion

Malgré les résultats prometteurs des études que nous avons évoquées, les effets thérapeutiques de la tDCS auprès des populations souffrant de troubles psychiatriques demeurent encore aujourd’hui le sujet de nombreuses incertitudes. Ainsi, bien que la majorité des protocoles ayant démontré une efficacité clinique aient utilisé des sessions de stimulation de 2 mA sur des durées allant de 20 à 30 minutes, le nombre de sessions, l’intervalle entre les séances, ou encore le type de montage varient considérablement selon les études [16]. L’efficacité clinique de la tDCS demeure également inexplorée pour de nombreux troubles, en particulier pour les troubles anxieux (par exemple, le trouble anxieux généralisé). À l’avenir, les travaux devront donc impérativement préciser la nature exacte des troubles pour lesquels la tDCS est susceptible de constituer un outil thérapeutique. Ces travaux devront également spécifier les paramètres requis afin d’optimiser l’efficacité clinique de cette technique. Au regard des travaux réalisés chez l’animal et le sujet sain [30], l’influence, sur la réponse à la tDCS, de facteurs comme l’apparition de comorbidité psychiatrique ou les éventuelles prises conjointes de pharmacothérapie devra être évaluée. La qualité méthodologique des essais cliniques reste faible [16], plus particulièrement en raison de l’absence d’étude multicentrique intégrant de larges échantillons permettant la comparaison de la tDCS avec les traitements pharmacologiques et psychothérapeutiques actuellement en vigueur, une étape nécessaire avant toute implémentation potentielle de cette technique au sein de services de soins de santé mentale.

Au-delà de l’application isolée de la tDCS afin de réduire le niveau de symptomatologie de certains patients, de nombreux chercheurs se tournent depuis peu vers l’exploration des effets de la tDCS sur l’efficience de processus cognitifs (par exemple l’attention ou la mémoire) [31]. De façon générale, la tDCS est administrée, dans ces études récentes, de manière concomitante à l’exécution d’une tâche informatisée qui évalue le ou les processus cognitifs analysés [31]. Récemment, des travaux ont démontré la possibilité d’améliorer significativement la récupération de capacités cognitives après un accident vasculaire cérébral par l’utilisation de séances de remédiation cognitive couplées à une procédure de tDCS [32]. Ces résultats ont stimulé l’envie d’évaluer une telle démarche pour son application dans la remédiation de processus cognitifs jouant un rôle psychopathogène qui a été avéré en psychopathologie [3336]. Bien que ces travaux soient encore aujourd’hui à un stade quasi-embryonnaire, les premiers résultats s’avèrent particulièrement prometteurs [3739]. Étant donné le faible coût de la tDCS, celle-ci pourrait rapidement renouveler l’exercice de l’intervention sur ces processus psychopathogènes [39]. Enfin, au-delà des implications cliniques possibles de la tDCS, la possibilité de manipuler expérimentalement l’excitabilité neuronale de régions cibles et d’en examiner les effets directs sur l’efficience de processus cognitifs psychopathogènes, devrait permettre, à terme, de dépasser les écueils rencontrés dans les recherches réalisées auparavant, comme l’utilisation de plans de recherche qui ne permettent pas l’inférence de relations causales [3740].

Liens d’intérêt

Les auteurs déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.

 
Acknowledgments

Cette recherche a reçu le soutien d’une bourse (FC78142) de recherche postdoctorale du Fonds national de la recherche scientifique belge (FRS-FNRS) attribué à Alexandre Heeren. La rédaction de cet article a également reçu le soutien de la Fondation belge pour la vocation (« Vocatio ») et de la Bourse d’excellence scientifique de la Fédération Wallonie-Bruxelles-International – Pôle de compétitivité du Plan Marshall 2.Vert en sciences du vivant – BIOWIN (Belgique), toutes deux attribuées à Alexandre Heeren, ainsi que d’une bourse de la Belgian American Educational Foundation, attribuée à Elisabeth Colon.

 
Footnotes
1 L’électroconvulsivothérapie ou ECT est l’aboutissement des progrès scientifiques et techniques de l’ancienne méthode appelée « électrochocs ». Réalisée aujourd’hui sous anesthésie générale, l’ECT permet l’amélioration rapide de l’état de santé de certains patients par le recours à l’équivalent d’une crise convulsive, artificiellement provoquée en utilisant un courant faible et très bref appliqué à la surface du crâne.
2 Système international définissant le placement des électrodes.
3 Nous invitons cependant le lecteur intéressé par une description exhaustive de la littérature existante à consulter les revues systématiques mentionnées en références [16, 17].
4 Respectivement, F3 et F4 selon le système international 10-20 relatif à l’électroencéphalographie (Figure 1).
5 Respectivement entre P3 et T3 selon le système international 10-20 relatif à l’électroencéphalographie.
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