Une «signature» cérébrale pour le diagnostic de la schizophrénie

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(Image © AdobeStock)

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Des scientifiques de l’EPFL ont découvert que les personnes souffrant de schizophrénie ainsi que leurs frères et soeurs partagent des schémas d’activité cérébrale qui sont différents de ceux que l’on observe chez des individus sans antécédents familiaux. Comme les frères et soeurs ne présentent aucun symptôme de schizophrénie, cette «signature» cérébrale pourrait servir de marqueur pour le diagnostic précoce de ce trouble psychique. Cette découverte, publiée dans Nature Communications, pourraient contribuer au développement de nouvelles thérapies pour la schizophrénie.

La schizophrénie apparaît à l’adolescence ou à l’âge adulte et s’accompagne souvent de fausses croyances, de pensées paranoïaques et d’une tendance à voir ou entendre des choses qui n’ont aucune réalité. Le facteur de risque le plus important pour ce trouble est l’existence d’un proche parent atteint par la maladie: un frère ou une soeur sur dix de personnes souffrant de schizophrénie risque de développer cette affection, contre une personne sur 100 dans la population générale.

Les scientifiques savent toutefois que la schizophrénie n’est pas causée par une variante génétique unique. Le trouble résulte plutôt d’une série de mutations, de duplications et de délétions dans l’ADN qui dérèglent le développement du cerveau. Pour cette raison, il n’est pas simple de déterminer qui risque de développer une schizophrénie.

Comme les études génétiques ne livrent que lentement des indices sur les dizaines de gènes associés à la schizophrénie, le trouble doit être disséqué en traits mesurables observés tant chez les personnes atteintes de schizophrénie que chez les membres non affectés de leur famille, comme l’indique Michael Herzog, responsable du Laboratoire de psychophysique au sein de la Faculté des sciences de la vie de l’EPFL et co-auteur principal de l’étude publiée dans Nature Communications . Ces traits quantifiables appelés endophénotypes relient les symptômes d’un trouble aux facteurs de risque génétiques sous-jacents.

À la recherche des endophénotypes de la schizophrénie, les chercheurs ont analysé les schémas cérébraux de 101 personnes atteintes de schizophrénie, de 43 de leurs frères et soeurs non affectés et de 75 personnes saines n’ayant pas rapporté d’antécédents familiaux de schizophrénie.

Dirigée par Janir Ramos da Cruz, postdoctorant dans le laboratoire de Michael Herzog et dans le laboratoire de Patrícia Figueiredo à l’Université de Lisbonne, l’équipe a scanné les cerveaux des participants en utilisant la technique de l’électroencéphalogramme (ECG) au repos. Cette technique non invasive mesure l’activité électrique du cerveau via des électrodes fixées sur le crâne d’individus détendus et assis depuis environ cinq minutes.

Après avoir rassemblé les données des ECG, les chercheurs ont traqué des schémas spécifiques d’activité neuronale qui ont été décrits comme les blocs de construction de la cognition et de l’émotion. Appelés «micro-états ECG», ces schémas durent entre 60 et 120 millisecondes et se manifestent quand des zones spécifiques du cerveau s’activent simultanément.

«Signature» cérébrale

Des travaux antérieurs ont révélé que les personnes souffrant de schizophrénie présentent des micro-états ECG anormaux, mais cette nouvelle étude est la première à montrer que les frères et soeurs non touchés partagent les mêmes anomalies dans ces schémas cérébraux.

Les chercheurs ont découvert qu’un type spécifique de micro-état appelé classe C apparaît plus fréquemment et plus longuement chez les personnes atteintes de schizophrénie et leurs frères et soeurs que chez les personnes saines. D’autres schémas d’activité cérébrale appelés micro-états de classe D ont été relevés moins fréquemment et plus brièvement chez les personnes atteintes de schizophrénie et leurs frères et soeurs que chez des personnes saines.

De plus, les personnes qui venaient de vivre leur première expérience de psychose présentaient les mêmes schémas anormaux d’activité cérébrale que les personnes souffrant de schizophrénie depuis de longues années. «Cela donne à penser que ces anomalies dans les micro-états surviennent au début de la maladie», précise Janir Ramos da Cruz.

L’équipe a également découvert qu’un troisième type de micro-état, dit de classe B, était présent plus fréquemment et sur de plus longues périodes chez les frères et soeurs que chez les personnes atteintes de schizophrénie. Cela pourrait expliquer pourquoi des frères et soeurs en bonne santé ne présentent aucun comportement à caractère schizophrénique, alors qu’ils partagent la même «signature» cérébrale que les personnes atteintes de la maladie. «Il pourrait s’agir d’un mécanisme de protection qui empêche le déséquilibre dans les micro-états de classe C et D de générer des problèmes fonctionnels», ajoute Janir Ramos da Cruz.

Prudent, Michael Herzog précise que l’on ne sait pas encore précisément de quelle façon les altérations dans les micro-états ECG affectent les fonctions cérébrales, avant d’ajouter: «Mais vous n’avez pas besoin de le savoir pour les besoins d’un diagnostic.» Michael Herzog pense que l’analyse des schémas anormaux dans les ondes cérébrales pourrait faire partie d’une batterie de tests pour le dépistage de la schizophrénie et aider à détecter les personnes susceptibles de développer la maladie avant l’apparition des symptômes cliniques.

Dans le futur, les micro-états ECG pourraient même permettre d’élaborer des stratégies de traitement et de prévention pour ce trouble neuropsychiatrique. Une meilleure connaissance de la relation entre les micro-états et la schizophrénie pourrait conduire à des thérapies personnalisées utilisant des techniques qui modulent les schémas d’activité cérébrale, comme l’affirme Michael Herzog, qui précise: «Si nous pouvons améliorer ne serait-ce que les symptômes - même légèrement - cela serait déjà un grand soulagement pour les patients.»

Références

Janir Ramos da Cruz, Ophélie Favrod, Maya Roinishvili, Eka Chkonia, Andreas Brand, Christine Mohr, Patrícia Figueiredo & Michael H. Herzog. EEG microstates are a candidate endophenotype for schizophrenia. Nature Communications volume 11, Article number: 3089 (2020)

www.nature.com/artic­les/s41467-020-16914-1