Approches de neuroimagerie et de neuromodulation pour étudier le comportement alimentaire et prévenir et traiter les troubles de l'alimentation et l'obésité (2015)

D. Val-Laillet,^a,⁎ E. Aarts,^b B. Weber,^c M. Ferrari,^d V. Quaresima,^d LE Stoeckel,^e M. Alonso-Alonso,^f M. Audette,^g CH Malbert,^h et E. Sticeⁱ

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Neuro-imagerie fonctionnelle, moléculaire et génétique a mis en évidence l'existence d'anomalies cérébrales et les facteurs de vulnérabilité de neurones liés à l'obésité et les troubles tels que des crises de boulimie ou d'anorexie mentale. En particulier, la diminution du métabolisme basal dans le cortex préfrontal et le striatum ainsi que les modifications dopaminergiques ont été décrits chez des sujets obèses, en parallèle avec une activation accrue des zones de récompense du cerveau en réponse aux signaux alimentaires sapides. Élevée récompense région réceptivité peut déclencher envie de nourriture et de prédire l'avenir le gain de poids. Cela ouvre la voie à des études de prévention à l'aide de la neuro-imagerie fonctionnelle et moléculaire pour effectuer le diagnostic précoce et au phénotype sujets à risque en explorant différentes dimensions neurocomportementaux des choix alimentaires et les processus de motivation. Dans la première partie de cet examen, les avantages et les limites des techniques de neuro-imagerie, comme l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), la tomographie par émission de positons (TEP), la tomographie par émission de photon unique (SPECT), pharmacogénétique IRMf et la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle ( fNIRS) sera discuté dans le cadre de travaux récents traitant de comportement alimentaire, avec un accent particulier sur l'obésité. Dans la deuxième partie de l'examen, des stratégies non-invasives pour moduler les processus du cerveau liées à l'alimentation et les fonctions seront présentés. Le neurofeedback IRMf (IRMf) en temps réel à la pointe des technologies basées sur le cerveau non invasives est un outil puissant pour mieux comprendre la complexité des relations cerveau-comportement humain. rtfMRI, seul ou en combinaison avec d'autres techniques et d'outils tels que les EEG et la thérapie cognitive, pourrait être utilisé pour modifier la plasticité neuronale et appris à optimiser le comportement et / ou restaurer la cognition et le comportement alimentaire sain. Autres neuromodulation non invasive approches prometteuses explorées sont la stimulation magnétique transcrânienne répétitive (SMTr) et stimulation transcrânienne à courant direct (STCC). Convergence des points de preuve à la valeur de ces stratégies de neuromodulation non invasives pour étudier les mécanismes de base du comportement alimentaire sous-jacente et de traiter ses troubles. Ces deux approches seront comparés à la lumière des travaux récents dans ce domaine, tout en abordant les questions techniques et pratiques. La troisième partie de cette revue sera consacrée aux stratégies de neuromodulation invasives, comme la stimulation du nerf vague (VNS) et la stimulation cérébrale profonde (DBS). En combinaison avec des approches de neuroimagerie, ces techniques sont des outils expérimentaux prometteurs de démêler les relations complexes entre les circuits du cerveau de l'homéostasie et hédoniques. Leur potentiel comme outils thérapeutiques supplémentaires pour lutter contre l'obésité morbide pharmacorefractory ou les troubles alimentaires aiguës sera discuté, en termes de défis techniques, l'applicabilité et l'éthique. Dans une discussion générale, nous allons mettre le cerveau à la base de la recherche fondamentale, prévention et le traitement dans le cadre de l'obésité et les troubles alimentaires. Tout d'abord, nous allons discuter de la possibilité d'identifier de nouveaux marqueurs biologiques de fonctions cérébrales. Deuxièmement, nous allons mettre en évidence le potentiel de la neuro-imagerie et la neuromodulation en médecine individualisée.

2.1. Prédire la prise de poids future et son maintien en fonction de la réactivité neuronale et du fonctionnement

Une meilleure compréhension des processus de risque qui entraînent une prise de poids excessive devrait guider la conception de programmes et de traitements préventifs plus efficaces, ce qui est essentiel car les interventions existantes, à l'exception peut-être de la chirurgie bariatrique, ont une efficacité limitée. Les théoriciens se sont concentrés sur le circuit de récompense car manger de la nourriture savoureuse augmente l’activation dans les régions impliquées dans la récompense, tant chez l’homme que chez d’autres animaux, notamment le striatum ventral et dorsal, le cerveau moyen, l’amygdale et le cortex orbitofrontal (OFC: Small et al., 2001; Avena et al., 2006; Berridge, 2009; Stice et al., 2013) et provoque la libération de dopamine (DA) dans le striatum dorsal, la quantité libérée étant en corrélation avec l’agrément des repas (Small et al., 2003) et la densité calorique de la nourriture (Ferreira et al., 2012) chez l'homme. Les propriétés orosensorielles de la consommation d’aliments agréables au goût (stimulation gustative) et l’infusion intragastrique directe d’aliments hypercaloriques induisent une libération striatale de DA dans les régions de récompense dans les études sur les humains et les animaux (Avena et al., 2006; Tellez et al., 2013).

2.2. Imagerie dopaminergique

Comme indiqué ci-dessus, la dopamine (DA) joue un rôle important dans le comportement alimentaire. Comprendre les mécanismes neurocognitifs par lesquels le DA influence le comportement alimentaire est crucial pour la prédiction, la prévention et le traitement (pharmacologique) de l'obésité. Pour déduire l'implication du système dopaminergique, il est important de mesurer réellement le traitement du DA. Les résultats d'augmentation du métabolisme ou du débit sanguin dans une région cible dopaminergique n'impliquent pas nécessairement que l'AD est directement impliqué. Par exemple, l’activation dans le striatum pourrait refléter la modulation opioïde du «goût» hédonique au lieu de la modulation dopaminergique du «vouloir» (Berridge, 2007). Ici, nous détaillerons davantage les résultats d’études portant directement sur l’AD.

2.2.1. Imagerie tomographique nucléaire

Les techniques d'imagerie nucléaire telles que la tomographie à émission de positrons (PET) et la tomographie par émission de photons uniques (SPECT) utilisent des traceurs radioactifs et la détection des rayons gamma pour imager les concentrations tissulaires de molécules d'intérêt (par exemple, les récepteurs DA). PET et SPECT ont une résolution temporelle très basse (plusieurs dizaines de secondes à quelques minutes), nécessitant généralement une session d'imagerie pour un point de données, ce qui limite le type de questions de recherche pouvant être ciblées avec ces méthodes.

Tableau 1 fournit un aperçu des études TEP et SPECT dopaminergiques ayant évalué les différences en fonction de l'IMC chez l'homme. La relation entre la diminution de la capacité de synthèse de la dopamine dans le striatum dorsal et un IMC élevé (conformément à une diminution de la signalisation de la dopamine associée à l'obésité)Wilcox et al., 2010; Wallace et al., 2014) et la liaison striatale inférieure du récepteur DA D2 / D3 chez les sujets obèses par rapport aux personnes minces (Wang et al., 2001; Haltia et al., 2007; Volkow et al., 2008; de Weijer et al., 2011; Kessler et al., 2014; van de Giessen et al., 2014). Cependant, d'autres ont trouvé des associations positives entre la liaison striatale des récepteurs D2 / D3 et l'IMC (Dunn et al., 2012; Caravaggio et al., 2015) ou aucune association (Eisenstein et al., 2013). Les études susmentionnées ne permettent pas non plus de savoir si les différences de traitement de l'AD reflètent une cause ou une conséquence d'un IMC accru. Certains ont abordé cette question en évaluant les modifications de la liaison des récepteurs DA D2 / D3 après une chirurgie bariatrique et une perte de poids significative. Une étude a montré une augmentation et l’autre, une diminution de la liaison aux récepteurs après la chirurgie (Dunn et al., 2010; Steele et al., 2010), une étude portant sur un échantillon plus important n'a révélé aucun changement significatif (de Weijer et al., 2014).

 

Tableau 1

Résumé des études utilisant SPECT ou PET pour l'imagerie dopaminergique chez des sujets humains maigres, en surpoids ou obèses.

Une autre façon d’étudier l’implication du DA dans l’obésité consiste à évaluer les modifications du taux de DA extracellulaire induites par un défi psychostimulant ou alimentaire (voir Tableau 1). Dans de telles études de provocation, une liaison aux récepteurs plus faible est interprétée comme une plus grande libération de DA endogène conduisant à une plus grande concurrence avec le radioligand au niveau des récepteurs. Des études de provocation ont montré que les augmentations de la DA striatale extracellulaire induites par un aliment ou un psychostimulant sont associées à un IMC inférieurWang et al., 2014), un IMC supérieur (Kessler et al., 2014), ou n’ont pas trouvé de différences entre les groupes d’IMC (Haltia et al., 2007).

En résumé, les résultats d'études d'imagerie nucléaire explorant les différences du système d'AD striatal en fonction de l'IMC sont très disparates. Pour tenter de converger vers une théorie de l'hypo-activation dopaminergique dans l'obésité, différents auteurs ont utilisé différentes explications pour leurs résultats. Par exemple, la liaison du récepteur DA D2 / D3 a été interprétée comme reflétant la disponibilité du récepteur DA (par exemple, Wang et al., 2001; Haltia et al., 2007; Volkow et al., 2008; de Weijer et al., 2011; van de Giessen et al., 2014), Affinité pour le récepteur DA (Caravaggio et al., 2015), ou une compétition avec le DA endogène (Dunn et al., 2010; Dunn et al., 2012). Sur la base des données, il est souvent difficile de savoir si de telles différences d’interprétation sont valables. En outre, une étude très récente réalisée par Karlsson et ses collègues a montré une réduction significative de la disponibilité des récepteurs opioïdes μ chez les femmes obèses par rapport à celle de poids normal, sans modification de la disponibilité des récepteurs D2, ce qui pourrait constituer un canal supplémentaire qui pourrait expliquer les résultats contradictoires observés chez les femmes. beaucoup d'autres études (Karlsson et al., 2015).

2.3. La contribution de la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS)

Contrairement aux autres techniques de neuroimagerie, telles que la TEP et l'IRMf, la fNIRS n'exige pas que les sujets soient en décubitus dorsal et ne limite pas strictement les mouvements de la tête, permettant ainsi d'adopter un large éventail de tâches expérimentales adaptées à une bonne investigation des troubles alimentaires et de la prise alimentaire /stimuli. De plus, fNIRS utilise une instrumentation relativement peu coûteuse (avec un temps d'échantillonnage de l'ordre du ms et une résolution spatiale allant jusqu'à environ 1 cm). D'autre part, si l'EEG est une technique électrophysiologique utile, sa très faible résolution spatiale rend difficile l'identification précise des zones activées du cerveau, limitant son application à des questions de recherche spécifiques liées aux troubles de l'alimentation (Jauregui-Lobera, 2012). Récemment, pour traiter ce problème, l’EEG a été associé avec succès à l’IRMf afin de surmonter les limitations spatiales de l’EEG et les limitations temporelles de l’IRMf, en utilisant leurs caractéristiques complémentaires (Jorge et al., 2014). L'utilisation parallèle ou séquentielle d'EEG et d'IRMf dans les études sur les aliments peut fournir des informations supplémentaires sur les cascades de traitement neural. Cependant, les études combinées EEG-IRMf relatives aux aliments n'ont pas encore été rapportées. En conclusion, tous les avantages mentionnés ci-dessus de l'utilisation de fNIRS et d'EEG offrent la grande chance d'explorer les fonctions cognitives supérieures du cerveau liées au goût, qui nécessitent des tâches impliquant même l'ingestion d'aliments / boissons dans des situations plus naturelles.

2.3.2. Application de fNIRS à la cartographie des réponses corticales humaines dans le contexte de stimuli / ingestion alimentaires et de troubles de l'alimentation

L'utilisation de fNIRS dans le cadre d'études sur les stimuli / apports alimentaires et les troubles de l'alimentation représente une application relativement nouvelle, comme en témoigne le nombre limité de publications: 39 au cours des 10 dernières années. Tableau 2 résume ces études. Les principaux résultats associés comprennent: 1) une activation corticale frontale inférieure sur différents états / stimuli cognitifs chez les patients atteints de dysfonction érectile (ED) et 2) les différents modèles d’activation sur les cortex frontaux et temporaux sur différents états / stimuli (goût et saveur , composants alimentaires olfactifs, ingestion de composants nutritionnels / alimentaires et images des aliments) chez des sujets sains. Jusqu'à présent, peu de formes de dysfonctionnement érectile ont été étudiées par fNIRS. Une seule étude a rapporté des réponses de PFC aux stimuli visuels chez des patients AN (Nagamitsu et al., 2010). Les autres études liées à 4 ED rapportées dans Tableau 2et la vaste littérature sur l'IRMf (voir García-García et al., 2013 revue résumant les études 86) suggèrent l’existence de différences neuronales entre les comportements alimentaires normal et anormal en réponse à la vue des aliments. Récemment, Bartholdy et al. (2013) ont passé en revue les études dans lesquelles le neurofeedback était associé à des techniques de neuroimagerie, suggérant l’utilisation potentielle du fNIRS pour évaluer les traitements de DE. Cependant, l'interprétation des résultats de la NIRS pourrait être compliquée par la distance plus longue du cuir chevelu au cortex chez certains patients atteints d'AN grave, conséquence de l'altération de leur cerveau consécutive à la réduction du volume de matière grise et / ou à l'augmentation du volume de liquide céphalo-rachidien (Bartholdy et al., 2013; Ehlis et al., 2014). Par conséquent, il est essentiel d'évaluer dans quelle mesure l'atrophie corticale et la perfusion du cuir chevelu peuvent affecter la sensibilité du fNIRS pour évaluer l'utilité de cette technique en tant qu'outil de recherche chez les patients atteints de NA grave.

 

Tableau 2

Les études de traitement cognitif de fNIRS chez des patients souffrant de troubles de l'alimentation, ainsi que chez des sujets / patients en bonne santé prenant des aliments ou des stimuli alimentaires.

Trente-quatre des études sur 39 ont été réalisées uniquement chez des sujets sains (Tableau 2). Vingt études ont montré comment les fNIRS peuvent apporter une contribution utile à la cartographie du traitement du goût, principalement localisée dans le cortex préfrontal latéral (lPFC). Onze études sont liées à l’application de la RNIF à des études d’intervention nutritionnelle dans les paradigmes d’intervention aiguë et chronique (Jackson et Kennedy, 2013; Sizonenko et al., 2013 pour les avis). Ces études suggèrent que le fNIRS est capable de détecter l’effet des nutriments et des composants alimentaires sur l’activation des PFC.

Malheureusement, la plupart des études rapportées dans Tableau 2 ont été réalisées avec un échantillon de petite taille et la comparaison entre patients et contrôles a souvent été insuffisante. De plus, une seule étude fNIRS, réalisée à l'aide d'un instrument fNIRS à coût élevé basée sur la spectroscopie en temps résolu, a rapporté des valeurs de concentration absolue de O₂Hb et HHb.

Dans la plupart des études rapportées, les sondes fNIRS ne couvraient que les régions du cerveau frontal. Par conséquent, l'implication d'autres zones corticales, y compris les régions pariétale, fronto-temporale et occipitale, qui pourraient être associées au traitement visuospatial, à l'attention et à d'autres réseaux perceptifs, n'a pas été étudiée. En outre, la plupart des études ont rapporté uniquement des modifications de la₂Hb rendant difficile la comparaison avec les résultats de l'IRMf.

Ces études préliminaires indiquent que, dans des études bien conçues, la neuroimagerie fNIRS peut être un outil utile pour aider à élucider les effets de la prise / de la supplémentation alimentaire. De plus, les fNIRS pourraient être facilement adoptés pour: 1) évaluer l'efficacité des programmes de traitement du DE et des programmes de formation comportementale, et 2) enquêter sur le contrôle inhibiteur de la dlPFC vis-à-vis des signaux visuels des aliments chez les sujets sains ainsi que chez les patients ED.

3.1. Neurofeedback IRM et thérapie cognitive en temps réel

3.1.1. Introduction au neurofeedback dans la réévaluation cognitive

La réévaluation cognitive est une stratégie explicite de régulation des émotions impliquant la modification de processus cognitifs afin de modifier la direction et / ou l'ampleur d'une réponse émotionnelle (Ochsner et al., 2012). Les systèmes cérébraux qui génèrent et appliquent des stratégies de réévaluation comprennent le cingulaire antérieur préfrontal (dACC) et le cortex pariétal inférieur (Ochsner et al., 2012). Ces régions modulent les réponses émotionnelles de l’amygdale, du striatum ventral, de l’insula et du cortex préfrontal ventromedial (vmPFC) (Ochsner et al., 2012; Fig. 1). Enfin, il a été démontré que l’utilisation de stratégies de réévaluation cognitive régulait les réponses de l’appétit aux aliments très appétissants par le biais de ces mêmes systèmes neuronaux (Kober et al., 2010; Hollmann et al., 2012; Siep et al., 2012; Yokum et Stice, 2013).

 

Fig. 1

Un modèle de contrôle cognitif de l'émotion (MCCE). (A) Schéma des étapes de traitement impliquées dans la génération d’une émotion et des moyens par lesquels les processus de contrôle cognitif (boîte bleue) pourraient être utilisés pour les réguler. Comme décrit dans le texte, les effets ...

Le neurofeedback utilisant des données d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est une méthode d’entraînement non invasive utilisée pour modifier la plasticité neuronale et le comportement acquis en fournissant aux individus des informations en temps réel sur leur activité cérébrale afin de soutenir l’autorégulation apprise de cette activité neurale (Sulzer et al., 2013; Stoeckel et al., 2014; Fig. 2). La combinaison du neurofeedback IRMf en temps réel et de stratégies de réévaluation cognitive est une stratégie de pointe permettant de traduire les dernières avancées en neurosciences, en psychologie clinique et en technologies en un outil thérapeutique susceptible d'améliorer l'apprentissage (Birbaumer et al., 2013), la neuroplasticité (Sagi et al., 2012) et les résultats cliniques (deCharms et al., 2005). Cette approche complète les autres technologies neurothérapeutiques existantes, y compris la stimulation cérébrale profonde et transcrânienne, en offrant une alternative non invasive aux troubles cérébraux. Elle peut apporter une valeur ajoutée par rapport à la psychothérapie seule, y compris la thérapie cognitivo-comportementale, en fournissant des informations sur les modifications apportées à la cognition. provoquant des changements dans la fonction cérébrale (Adcock et al., 2005).

 

Fig. 2

Schéma de la boucle de commande d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMr) en temps réel. En règle générale, les images d’imagerie écho planaire (EPI) sont extraites en ligne du scanner à résonance magnétique (MR), analysées par un logiciel tiers, puis remises à ...

Il semble exister des anomalies dans l’utilisation des stratégies de réévaluation cognitive et des systèmes cérébraux les mettant en œuvre, contribuant ainsi à des troubles du comportement ingéré, notamment AN, BN, BED, obésité et dépendance (Kelley et al., 2005b; Aldao et Nolen-Hoeksema, 2010; Kaye et al., 2013). Parmi ces troubles, il existe souvent des dysfonctionnements dans deux systèmes cérébraux majeurs jouant également un rôle clé dans la réévaluation cognitive: l'un impliquant une hypersensibilité à des signaux valorisants (par exemple, VS, l'amygdale, l'insula antérieure, vmPFC, y compris le cortex orbitofrontal) et l'autre impliquant un contrôle cognitif déficient. sur la consommation d'aliments ou d'autres substances (par exemple, antagoniste antérieur, cortex préfrontal latéral - CPF, y compris cortex préfrontal dorsolatéral - dlPFC). De nouvelles interventions conçues pour cibler directement les stratégies de régulation des émotions dysfonctionnelles et les schémas de l'activité neuronale peuvent fournir une nouvelle direction et de nouveaux espoirs pour ces troubles difficiles à traiter.

3.2. Stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et stimulation transcranienne à courant continu (TDCS)

3.2.1. Introduction au TMS et au TDCS

Les techniques de neuromodulation non invasives permettent la manipulation externe du cerveau humain de manière sûre, sans nécessiter de procédure neurochirurgicale. Au cours des deux dernières décennies, l'utilisation de la neuromodulation non invasive en neurologie et en psychiatrie a suscité un intérêt croissant, motivé par le manque de traitements efficaces. Les techniques les plus couramment utilisées sont la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et la simulation transcrânienne à courant continu (TDCS). Le TMS est basé sur l’application de champs magnétiques à changement rapide, livrés avec une bobine recouverte de plastique placée sur le cuir chevelu du sujet (Fig. 3UNE). Ces champs magnétiques variables provoquent une induction de courants secondaires dans le cortex adjacent pouvant être suffisamment forte pour déclencher des potentiels d'action neuronale (Barker, 1991; Pascual-Leone et al., 2002; Hallett, 2007; Ridding et Rothwell, 2007). Le TMS peut être administré par impulsions uniques ou multiples, également appelées TMS répétitives (rTMS). Dans le cas du tDCS, des courants CC légers (généralement de l'ordre de 1 à 2 mA) sont appliqués directement au-dessus de la tête via une paire de électrodes imbibées de solution saline connectées à un dispositif de type batterie (Fig. 3B) Environ 50% du courant délivré par le tDCS pénètre dans le cuir chevelu et peut augmenter ou diminuer le potentiel membranaire au repos des neurones dans les zones sous-jacentes (stimulation du tDCS anodal ou cathodal, respectivement), ce qui entraîne des modifications du déclenchement spontané (Nitsche et al., 2008). La SMTr et la tDCS peuvent induire des changements transitoires / durables que l'on croit médiés par des changements dans la force synaptique. Un aperçu complet de ces techniques et de leurs mécanismes d’action sort du cadre de la présente section et peut être trouvé ailleurs (voirPascual-Leone et al., 2002; Wassermann et al., 2008; Stagg et Nitsche, 2011). Tableau 3 présente un résumé des principales différences entre TMS et tDCS. TMS et TDCS ont été et restent les techniques dominantes dans le domaine, mais d’autres formes nouvelles ou modifiées de neuromodulation non invasive ont été développées ces dernières années et font l’objet de recherches approfondies, telles que le TMS profond (dTMS) (Zangen et al., 2005), tDCS haute définition (HD-tDCS) (Datta et al., 2009), simulation transcrânienne à courant alternatif (tACS) (Kanai et al., 2008), ou stimulation du bruit aléatoire transcrânien (tRNS) (Terney et al., 2008). Les techniques supplémentaires pour la neuromodulation sont celles qui sont invasives (cf. Section 4), tels que la stimulation cérébrale profonde (DBS), ou ceux qui ciblent les nerfs périphériques, tels que la stimulation du nerf vague (VNS).

 

Fig. 3

Images de bobines de papillon (A) pour les électrodes de stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et (B) et pour la stimulation de courant transcrânien à courant continu (TDCS).

 

Tableau 3

Comparatif entre TMS et tDCS.

Au cours des deux dernières décennies, notre compréhension des fondements neurocognitifs du comportement alimentaire, de l'obésité et des troubles de l'alimentation a progressé de façon remarquable. Un certain nombre d'études de neuroimagerie et de neuropsychologie ont identifié la diaphonie entre récompense et cognition comme un élément central de la régulation du comportement alimentaire et du poids corporel chez l'homme (Alonso-Alonso et Pascual-Leone, 2007; Wang et al., 2009a; Kober et al., 2010; Hollmann et al., 2012; Siep et al., 2012; Vainik et al., 2013; Yokum et Stice, 2013). À mesure que la recherche se poursuit dans ce domaine, les connaissances disponibles permettent de commencer à explorer des interventions qui passent du comportement à la neurocognition comme cible principale. Globalement, les techniques neuromodulatrices peuvent apporter des informations précieuses et ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques dans ce nouveau scénario qui place la neurocognition en tant que composante centrale du comportement alimentaire de l'homme.

3.2.2. Résumé des études cliniques visant à modifier le comportement alimentaire et les troubles de l'alimentation

Le comportement alimentaire est une application récente dans le domaine de la neuromodulation non invasive, la première étude remontant à 2005 (Uher et al., 2005). Le TMS et le TDCS sont les seules techniques utilisées dans ce contexte. Tableau 4 fournit un résumé des études de validation de principe randomisées, contrôlées. À ce jour, ces études n'ont testé que les effets aigus en une seule séance, à deux exceptions près: une étude avec rTMS chez des patients boulimiques (3 semaines) et une étude récente avec tDCS chez des hommes en bonne santé (8 jours). La zone ciblée, le cortex préfrontal dorsolatéral (dlPFC), est une région cérébrale complexe liée aux fonctions exécutives qui soutient le contrôle cognitif de la prise alimentaire. Dans l'ensemble, l'hypothèse sous-jacente est que l'amélioration de l'activité de la dlPFC peut modifier l'équilibre récompense-cognition vers la facilitation du contrôle cognitif et éventuellement la suppression des mécanismes liés à la récompense qui conduisent à l'envie et à la suralimentation. Les processus cognitifs spécifiques dépendant de dlPFC étant affectés par rTMS ou tDCS et médiatisant les effets comportementaux observés restent largement inconnus. Les possibilités comprennent des changements dans les mécanismes d'évaluation des récompenses (Camus et al., 2009), les biais attentionnels (Fregni et al., 2008), ou contrôle inhibiteur (Lapenta et al., 2014). Les études rTMS ont ciblé uniquement le dlPFC gauche, via des protocoles excitateurs (10 et 20 Hz). Les études tDCS ont ciblé les dlPFC droit et gauche, avec des approches / montages légèrement différents. La majorité des études - toutes avec tDCS et une avec rTMS - ont évalué les effets sur les envies de nourriture, l'appétit subjectif et la prise alimentaire. Dans l'ensemble, ils ont constamment constaté une suppression aiguë des scores de fringale et d'appétit autodéclarés mesurés par des évaluations ou des échelles visuelles analogiques (EVA). Il y a des indications que l'effet du tDCS peut être plus spécifique pour l'envie de sucreries. Les changements dans l'apport alimentaire ont été plutôt incompatibles avec une seule session de rTMS ou de tDCS. Dans l'étude la plus longue à ce jour avec le tDCS (8 jours), les auteurs ont trouvé une diminution de 14% de la consommation de calories (Jauch-Chara et al., 2014). Un biais important dans certaines études est l'utilisation d'une procédure fictive sans aucun flux de courant comme contrôle, au lieu de la stimulation fictive dans des zones non liées à la prise alimentaire, par exemple. Étant donné que la stimulation est parfois perceptible par le patient, nous ne pouvons pas exclure un effet placebo dans certains cas.

 

Tableau 4

Résumé des études avec TMS et tDCS dans le domaine du comportement alimentaire humain.

À ce jour, les études sur les patients souffrant de troubles de l’alimentation n’ont utilisé que la SMTr. Plusieurs rapports de cas (Kamolz et al., 2008; McClelland et al., 2013b) et une étude ouverte (Van den Eynde et al., 2013) (non inclus dans le tableau) suggèrent un potentiel de rTMS dans l'anorexie mentale, mais les résultats devraient être répliqués dans des essais contrôlés par placebo. Pour le cas de BN, un rapport de cas préliminaire suggérait des avantages potentiels avec la SMTr (Hausmann et al., 2004), mais cela n'a pas été confirmé dans un essai clinique ultérieur qui a utilisé cette technique pendant 3 semaines (Walpoth et al., 2008). Une étude de cas récente a rapporté des effets bénéfiques en utilisant une SMTr 10 Hz appliquée sur une cible différente, le cortex préfrontal dorsomédial, chez un patient réfractaire avec BN (20 séances, 4 semaines) (Downar et al., 2012). Cette région du cerveau représente une cible prometteuse compte tenu de son rôle général dans le contrôle cognitif, en particulier la surveillance de la performance et la sélection des actions (Bush et al., 2000; Krug et Carter, 2012) et son lien avec l'évolution clinique de l'AN et du BN (McCormick et al., 2008; Goddard et al., 2013; Lee et al., 2014).

4.1. Aperçu des stratégies de neuromodulation périphérique dans le contexte de la prise alimentaire et du contrôle du poids

4.1.2. Effets de la stimulation vagale

La stimulation vagale cervicale gauche unilatérale est approuvée dans les cas de dépression résistante au traitement et d'épilepsie persistante dans l'Union européenne, aux États-Unis et au Canada. Les patients épileptiques ont signalé des modifications fréquentes du comportement alimentaire ainsi que des préférences alimentaires (Abubakr et Wambacq, 2008). Ces rapports ont donné lieu à d’autres études, initiales au départ sur pure sérendipity, qui ont ensuite utilisé des modèles animaux pour évaluer les effets du VNS sur la consommation alimentaire et le contrôle du poids associé (pour les tableaux synthétiques sur les études VNS, veuillez consulter Val-Laillet et al., 2010; McClelland et al., 2013a). Les études originales en 2001 de Roslin et Kurian (2001) chez les chiens et l'autre de Krolczyk et al. (2001) chez les rats ont suggéré une diminution de la prise de poids ou une perte de poids au cours d'une stimulation chronique vagale. Étonnamment, malgré différentes approches chirurgicales, les résultats présentés par ces auteurs étaient identiques. Effectivement, Roslin et Kurian (2001) utilisé un placement bilatéral du brassard dans le thorax (stimulant ainsi les troncs dorsal et ventral vagal) Krolczyk et al. (2001) utilisé une mise en place cervicale sur le vagus gauche unique pour être similaire à la configuration clinique pour l'épilepsie insoluble. Depuis ces études pionnières, plusieurs groupes de recherche, dont nous, ont publié des résultats positifs en utilisant divers emplacements d’électrodes, leur configuration et leurs paramètres de stimulation. La première tentative d'évaluation de l'emplacement adéquat des électrodes pour le contrôle de l'ingestion de nourriture a été réalisée par Laskiewicz et al. (2003). Ils ont démontré que la SNV bilatérale est plus efficace que la stimulation unilatérale. En utilisant un modèle préclinique pour animaux de grande taille, nous avons utilisé la stimulation vagale bilatérale juxta-abdominale lors de la plus longue étude longitudinale réalisée à ce jour. Nous montrons que la stimulation chronique du nerf vague diminue la prise de poids, la consommation d’aliments et le besoin impérieux de sucré chez les miniporcs obèses adultes (Val-Laillet et al., 2010). De plus, contrairement à d’autres études réalisées sur des modèles animaux plus petits, l’efficacité s’améliore avec le temps de manière comparable à celle déjà illustrée chez des patients épileptiques intraitables (Arle et Shils, 2011).

Malheureusement, les résultats positifs observés dans presque toutes les études précliniques chez l'animal n'ont pas été confirmés chez l'homme. En raison de contraintes réglementaires, toutes les études chez l'homme ont été menées sur un brassard vagal gauche cervical uniquement avec des paramètres de stimulation similaires ou très proches de ceux utilisés pour la dépression ou l'épilepsie. Malgré la stimulation à long terme, une perte de poids a été constatée chez environ la moitié des sujets (Burneo et al., 2002; Pardo et al., 2007; Verdam et al., 2012). À l'heure actuelle, aucune explication claire sur ces sujets non sensibles ne peut être proposée. Une étude récente de Bodenlos et al. (2014) suggère que les grands IMC sont moins sensibles au VNS que les personnes maigres. En effet, dans leur étude, VNS a supprimé la prise alimentaire chez les patients maigres uniquement.

Plusieurs auteurs ont étudié les bases physiologiques du SNV en se référant spécifiquement au placement cervical gauche de l'électrode. Vijgen et al. (2013) ont démontré dans une étude élégante combinant l'imagerie TEP du tissu adipeux brun (BAT) et une cohorte de patients épileptiques VNS que VNS augmentait de manière significative la dépense énergétique. De plus, l’évolution de la dépense énergétique était liée à l’évolution de l’activité des MTD suggérant un rôle de celle-ci dans l’augmentation de la dépense énergétique du VNS. Il a été démontré que VNS modifie l’activité cérébrale dans l’ensemble du cerveau (Conway et al., 2012) et moduler les systèmes monoaminergiques (Manta et al., 2013). Chez l'homme, le rCBF induit par la VNS gauche (flux cérébral cérébral régional) diminue dans l'OFC latéral gauche et droit et le lobe temporal inférieur gauche. Des augmentations significatives ont également été trouvées dans le cingulaire antérieur dorsal droit, le membre postérieur gauche de la capsule interne / putamen médial, le gyrus temporal supérieur droit. Malgré l'importance critique de ces domaines pour le contrôle de la prise alimentaire et de la dépression, aucune corrélation n'a été trouvée entre l'activation du cerveau et le résultat du score de dépression après 12 mois de traitement par VNS. Par conséquent, il reste à démontrer que les changements observés dans l'activité cérébrale sont des facteurs causaux pour expliquer les effets de la VNS. La démonstration chez le rat que VNS module la mémoire affective liée à la douleur viscérale (Zhang et al., 2013) pourrait représenter une voie alternative pouvant expliquer les effets bénéfiques observés chez environ la moitié des patients. Nos premières études sur l’activation du cerveau après une SNV bilatérale juxta-abdominale réalisée chez des porcs en croissance (Biraben et al., 2008) utilisant la scintigraphie gamma à photon unique a été le premier à évaluer les effets du SNV sur le cerveau non pathologique. Nous avons montré l'activation de deux réseaux. Le premier est associé au bulbe olfactif et aux zones de projections olfactives primaires. La seconde concerne des domaines essentiels pour intégrer les informations mécanosensorielles gastro-duodénales (hippocampe, pallidum) afin de leur conférer une valeur hédonique. Des résultats similaires ont été rapportés chez le rat utilisant soit du PET (Dedeurwaerdere et al., 2005) ou IRM (Reyt et al., 2010). Contrairement aux effets comportementaux qui mettent plusieurs semaines à être identifiés, les altérations du métabolisme cérébral identifiées par l'imagerie TEP étaient présentes 1 semaine seulement après le début du traitement par VNS. Dans notre modèle porcin de VNS juxta-abdominale, le cortex cingulaire, le putamen, le noyau caudé et la substantia nigra / zone ventrale tegmentale, c'est-à-dire la principale récompense du réseau dopaminergique méso-limbique, présentaient des modifications du métabolisme cérébral (Malbert, 2013; Divoux et al., 2014) (Fig. 4). L'activation massive du réseau de récompense à un stade précoce de la stimulation chronique suggère que l'imagerie cérébrale pourrait être utilisée comme un outil permettant d'optimiser les paramètres de stimulation vagale.

 

Fig. 4

Modifications du métabolisme du glucose observées par tomographie par émission de positrons (TEP) après injection de ¹⁸FDG (fluorodésoxyglucose), entre les animaux simulés et stimulés par le vagal. N = 8 miniporcs du Yucatán dans les deux groupes. VNS (nerf vague ...

Comme pour plusieurs autres thérapies, le succès relativement médiocre du VNS chez les humains obèses pourrait s'expliquer par une compréhension insuffisante de l'action du VNS sur les réseaux cérébraux contrôlant la prise alimentaire. La mise en pratique clinique de modèles animaux a été (trop) rapide sans indices expérimentaux en faveur d'une procédure normalisée de stimulation. Par exemple, comme mentionné ci-dessus, les premières études chez l'homme ont été réalisées avec une stimulation cervicale vagale unilatérale, alors que toutes les études chez l'animal ont suggéré que la localisation juxta-abdominale bilatérale des manchettes stimulantes était plus appropriée. De plus, nous avons toujours besoin d'indices précoces pour affiner les paramètres de stimulation sans attendre des changements de poids corporel. On peut supposer que les méthodes d’imagerie cérébrale combinées au modèle informatique de VNS (Helmers et al., 2012) pourrait être d’une grande aide pour répondre à cette exigence clinique.

4.2. Etat de l'art de la stimulation cérébrale profonde (DBS) et son potentiel pour lutter contre l'obésité et les troubles de l'alimentation

4.2.1. Vue d'ensemble sur l'état de l'art dans DBS

4.2.1.1. Applications thérapeutiques actuelles du DBS

La stimulation cérébrale profonde (DBS) est une technique basée sur des électrodes implantées pour traiter les troubles neuromoteurs tels que la maladie de Parkinson (MP), ainsi que l'épilepsie, tout en étant prometteuse pour les troubles psychologiques tels que la dépression résistante au traitement (TRD) et les troubles obsessionnels-compulsifs ( TOC) (Perlmutter et Mink, 2006).

Le noyau sous-thalamique (STN) est généralement ciblé pour la MP, alors que le noyau antérieur du thalamus (ANT), du cingulum sous-génuel (Cg25) et du noyau accumbens (Nac) sont respectivement ciblés pour l'épilepsie, les TRD et les OCD (Fig. 5). La pénétration de la SCP, qui touche environ 10,000 par an dans le monde, est minuscule comparée à la prévalence de la MP, de l’épilepsie et des troubles psychiatriques résistant au traitement allcountries.org; TRD: Fava, 2003; PD: Tanner et al., 2008; OCD: Denys et al., 2010). Cette section vise à identifier ces développements technologiques et leur potentiel pour lutter contre l'obésité et les troubles de l'alimentation.

 

Fig. 5

Cibles de la TCD: (A) noyau sous-thalamique (vue coronale, jaune, étiqueté «STN»); (B) noyau antérieur du thalamus (rendu 3D, bleu foncé, étiqueté «antérieur»); (C) cingulaire antérieur subgual (vue médiale, région mise en évidence) ...

4.2.1.2. Planification de la chirurgie traditionnelle dans DBS

Dans le cadre traditionnel de la thérapie cérébrale profonde (TCD), une IRM cérébrale préopératoire est acquise, un cadre stéréotaxique est apposé sur le patient, qui subit ensuite un scanner, et la trajectoire d'insertion est définie sur la base des modalités enregistrées et d'un atlas cérébral profond. sous forme imprimée (Sierens et al., 2008). Ce cadre impose des restrictions au choix de l'approche et la planification chirurgicale implique un calcul mental considérable de la part du chirurgien. La pratique DBS moderne s’appuie sur les enregistrements de microélectrodes (MER) peropératoires; sa confirmation se traduit par une durée de fonctionnement prolongée et un risque plus élevé de complications (Lyons et al., 2004). Bien que l'utilisation de MER soit courante dans la MP, les réactions sur le succès du ciblage ne sont pas possibles pour de nombreux troubles non moteurs.

4.2.1.3. Complications potentielles de DBS

Dans les approches traditionnelles et guidées par l'image, le ciblage ne prend pas en compte le déplacement du cerveau et cette négligence entraîne un risque accru de complications. Bien que le transfert cérébral puisse être négligeable dans certaines conditions (Petersen et al., 2010), d'autres études suggèrent que des décalages allant jusqu'à 4 mm peuvent se produire (Miyagi et al., 2007; Khan et al., 2008). Le pire des cas est une complication cérébrovasculaire, en particulier lorsque plusieurs trajectoires sont utilisées lors de l'exploration (Hariz, 2002). De plus, le risque de pénétration d’une paroi ventriculaire est une considération importante (Gologorsky et al., 2011), qui est fortement corrélée aux séquelles neurologiques. Malgré ce qui précède, le DBS a toujours un taux de complications relativement faible comparé à la chirurgie bariatrique (Gorgulho et al., 2014) et les innovations récentes de la DBS amélioreront considérablement la sécurité et la précision de cette chirurgie.

5.1. Vers de nouveaux marqueurs biologiques?

"Il est bien plus important de savoir quelle personne a la maladie que quelle maladie a la personne." Cette citation d'Hippocrate porte la quintessence de la médecine préventive. En effet, des prévisions fiables et une prévention efficace constituent l'objectif ultime en santé publique. De même, un diagnostic, un pronostic et un traitement précis sont indispensables à une bonne pratique médicale. Mais tous ne peuvent être atteints sans une bonne connaissance des phénotypes individuels sains et malades (ou à risque), ce qui peut être obtenu par la description et la validation de marqueurs biologiques cohérents.

Des études psychiatriques ont décrit de manière détaillée la symptomologie ainsi que les facteurs de risque environnementaux et comportementaux sous-jacents à la dysfonction érectile, tandis que l'obésité a été décrite sous l'angle de multiples disciplines comme une maladie multifactorielle à l'étiologie complexe. Malgré toutes ces connaissances, il manque encore des biomarqueurs ou des critères cliniques précis et des indices obsolètes (tels que l'IMC) sont encore utilisés dans le monde entier pour définir et classer les patients. Pourtant, comme l'a rappelé Denis et Hamilton (2013), de nombreuses personnes classées obèses (IMC> 30) sont en bonne santé et ne doivent pas être traitées et classées comme malades. Au contraire, les sujets qui ne sont pas considérés à risque avec des critères cliniques classiques pourraient montrer une réelle vulnérabilité avec des marqueurs plus précis, comme décrit pour le sous-phénotype TOFI (ie mince à l'extérieur, gras à l'intérieur ), caractérisant les individus à risque métabolique accru avec une masse corporelle, un IMC et un tour de taille normaux, mais avec une adiposité abdominale et de la graisse ectopique que le phénotypage IRM et MRS peut aider à diagnostiquer (Thomas et al., 2012). Dans le contexte de la neuroimagerie, des facteurs de vulnérabilité neuronale pourraient aider à prévoir un risque de gain de poids supplémentaire ou de susceptibilité à contracter une relation conflictuelle avec des aliments, comme décrit dans Burger et Stice (2014). Pour des raisons pratiques et économiques évidentes, cette approche ne pourrait pas être utilisée pour un dépistage systématique, mais pourrait être proposée à des sujets particulièrement à risque, en raison d'un motif génétique ou environnemental défavorable. Comme les biomarqueurs associés à l’obésité cérébrale et plasmatique étaient associés à des compétences neurocognitives (Miller et al., 2015), leur détection pourrait préconiser la collecte de biomarqueurs fonctionnels supplémentaires au niveau du cerveau et contribuer à un diagnostic étape par étape. L'identification des facteurs de risque neuronaux chez les personnes à risque, de préférence chez les jeunes, pourrait orienter d'autres interventions (par exemple, la thérapie cognitive) pour le traitement pré-symptomatique de l'obésité ou des troubles de l'alimentation. Par exemple, le phénotype de sensibilité à la récompense peut dicter l'objectif du traitement en termes de changement du cerveau (ie sensibilité des régions de récompense augmentées / diminuées, respectivement pour les phénotypes de déficit par rapport au déficit excessif). Un autre exemple est le cas de patients présentant des symptômes communs à différentes maladies et pour lesquels des explorations spécifiques sont nécessaires. Certaines maladies gastro-intestinales imitent généralement la présentation de troubles de l'alimentation, ce qui incite le clinicien à envisager un large diagnostic différentiel lors de l'évaluation d'un patient pour un trouble de l'alimentation (Berne et O'Brien, 2013). De nouveaux marqueurs neuropsychiatriques faciliteraient donc le diagnostic et devraient être ajoutés à la batterie de critères de décision disponibles.

Les approches Omics, faisant référence à des plateformes technologiques innovantes telles que la génétique, la génomique, la protéomique et la métabolomique, peuvent fournir de nombreuses données dont le calcul pourrait conduire à la formulation de nouveaux biomarqueurs pour la prédiction et le diagnostic (Katsareli et Dedoussis, 2014; Cox et al., 2015; van Dijk et al., 2015). Cependant, l’intégration entre les technologies omiques et les technologies d’imagerie devrait renforcer la définition de ces biomarqueurs, grâce à l’identification de métabolismes spécifiques à un organe (notamment cérébral) et de responsables de maladies associées à des maladies (Hannukainen et al., 2014). Comme décrit dans la première section de cette revue, des facteurs de vulnérabilité neuronale pourraient apparaître avant l'apparition de problèmes de poids ou de dysfonctionnement érectile, soulignant l'existence possible de prédicteurs subliminaux que seule l'imagerie cérébrale pourrait révéler.

La radiomique est une nouvelle discipline faisant référence à l’extraction et à l’analyse de grandes quantités de fonctions d’imagerie quantitative avancées à haut débit à partir d’images médicales obtenues par tomographie informatisée, TEP ou IRM structurelle et fonctionnelle (Kumar et al., 2012; Lambin et al., 2012). La radiomique a été initialement développée pour décoder les phénotypes tumoraux (Aerts et al., 2014), y compris les tumeurs cérébrales (Coquery et al., 2014), mais pourrait s’appliquer à d’autres domaines médicaux que l’oncologie, tels que les troubles de l’alimentation et l’obésité. Comme rappelé dans Section 2.2, la combinaison des modalités d’imagerie offre le potentiel pour de futures études de déchiffrer les mécanismes neuropathologiques d’une maladie ou d’un trouble. Radiomics (ou neuromique appliquée à l’imagerie cérébrale) pourrait fusionner chez le même individu des informations sur l’activité cérébrale et les processus cognitifs (via IRMf, IRNf, PET ou SPECT) (voir Section 2.1), disponibilité de neurotransmetteurs, de transporteurs ou de récepteurs (via PET ou SPECT) (voir Section 2.2), différences focales dans l'anatomie du cerveau (via la morphométrie à base de voxel - VBM) ou la connectivité (via l'imagerie tenseur du diffuseur - DTI) (Karlsson et al., 2013; Shott et al., 2015), état inflammatoire du cerveau (par TEP ou IRM) (Cazettes et al., 2011; Amhaoul et al., 2014), etc. Sur la base de ces informations multimodales, la neuromique pourrait en outre générer une cartographie synthétique du cerveau afin de fournir un aperçu intégratif / holistique des anomalies cérébrales associées à une perte de contrôle de la prise alimentaire ou à un dysfonctionnement ED. De plus, cette combinaison d'informations neurologiques pourrait aider à clarifier certaines divergences entre les études ou des résultats apparemment incohérents tels que ceux mis en évidence dans la littérature concernant l'IMC et la signalisation par DA, par exemple. En effet, ces divergences pourraient dépendre de l'interprétation d'études portant sur différents aspects de la signalisation de la dopamine ou de processus comparés (associés à des fonctions cognitives) non comparables.

Ces biomarqueurs pourraient être utilisés pour phénotyper des patients présentant un diagnostic d'obésité et / ou de dysfonction érectile, ainsi que pour établir le pronostic de nouvelles interventions spécifiques. Ils pourraient également être utilisés dans les programmes de prévention pour identifier les sujets présentant des facteurs de vulnérabilité neuronale et fournir des recommandations pour prévenir l'apparition de problèmes de comportement et de santé. En termes thérapeutiques, la radiomique / neuromique pourrait également être utilisée avant la sélection de cible (s) du cerveau pour la neuromodulation, car les informations recueillies par cette méthode pourraient aider à prédire les conséquences de la neurostimulation sur l’activation des réseaux de neurones ou la modulation de la neurotransmission.

5.2. Neuroimagerie et neuromodulation dans le cadre de la médecine personnalisée

La médecine personnalisée (ou individualisée) est un modèle médical qui propose la personnalisation des soins de santé en utilisant toutes les informations cliniques, génétiques et environnementales disponibles, les décisions médicales, les pratiques et / ou les produits étant adaptés au patient. Comme rappelé par Cortese (2007), la médecine individualisée occupe une place centrale dans l’évolution des soins de santé aux niveaux national et mondial au Xe siècle, et cette affirmation est particulièrement vraie pour les troubles et maladies nutritionnels, étant donné le fardeau social et économique que représente l’obésité dans le monde, par exemple. ainsi que la complexité et la diversité des phénotypes obèses (Blundell et refroidissement, 2000; Pajunen et al., 2011). Les progrès de la puissance de calcul et de l'imagerie médicale ouvrent la voie à des traitements médicaux personnalisés qui prennent en compte les caractéristiques génétiques, anatomiques et physiologiques d'un patient. En plus de ces critères, des mesures cognitives liées au comportement alimentaire (voir Gibbons et al., 2014 pour une analyse) devrait être utilisé en conjonction avec l'imagerie cérébrale, car la liaison des données d'imagerie avec des processus cognitifs (ou des mesures biologiques) peut potentialiser le pouvoir d'analyse et de discrimination.

Une fois que le patient et la maladie sont bien décrits, la question du meilleur traitement approprié se pose. Bien entendu, l’histoire individuelle (et notamment les tentatives thérapeutiques qui n’ont jamais abouti) est particulièrement importante. La gravité de la maladie et le degré d’invasion des traitements disponibles sont graduellement gradués (Fig. 6UNE). De toute évidence, les conditions de base pour un mode de vie sain (alimentation équilibrée, activité physique minimale, bon sommeil et vie sociale, etc.) sont parfois difficiles à satisfaire pour de nombreuses personnes et jamais suffisantes pour celles qui ont dépassé un certain seuil de progression de la maladie. . Le plan de traitement thérapeutique classique comprend alors des interventions psychologiques et nutritionnelles, des traitements pharmacologiques et, chez les patients pharmaco-réfractaires, l'étape logique suivante est la chirurgie bariatrique (pour l'obésité morbide) ou l'hospitalisation (pour les troubles graves de l'alimentation). Toutes les stratégies de neuroimagerie et de neuromodulation présentées dans cette revue peuvent s’inscrire dans le plan thérapeutique possible à différents niveaux, donc à différents stades de la maladie, de l’identification des traits de vulnérabilité neuronale au traitement des formes sévères de la maladie (Fig. 6UNE). De plus, comme illustré dans Fig. 6B, toutes les approches de neuromodulation présentées ne ciblent pas les mêmes structures ou réseaux cérébraux. Le PFC, cible principale des stratégies de neuromodulation transcrânienne (par exemple, TMS et tDCS), envoie des projections inhibitrices au réseau orexigénique, mais joue également un rôle majeur dans l’évaluation de l’humeur, des stimuli alimentaires, des processus décisionnels, etc. ciblent pratiquement toutes les régions cérébrales de taille modérée, les études existantes se concentrant principalement sur le PFC, le striatum ventral, mais également sur le cortex cingulaire, qui est très important pour les processus attentionnels. Enfin, dans le contexte de troubles nutritionnels, la DBS elle-même peut cibler des structures cérébrales profondes très différentes, telles que des régions de récompense ou homéostatiques (Fig. 6B). En conséquence, le choix d'une stratégie de neuromodulation ne peut reposer sur un seul critère (ex. Équilibre entre la sévérité de la maladie - ex: IMC élevé avec comorbidités - et le caractère invasif de la thérapie), mais sur de multiples critères d'évaluation, dont certains sont directement lié au phénotype du patient et quelques autres à l'interaction entre le patient et l'option thérapeutique (Fig. 6C). Pour certains patients obèses, la stimulation de l'hypothalamus via la DBS par exemple peut être inefficace ou contre-productive si leur état prend ses racines dans des anomalies du circuit de récompense cérébrale. Il y a donc un grand danger (le moins étant de perdre du temps et de l'argent, le pire étant d'aggraver l'état du patient) à tester la neuromodulation chez le patient avant de savoir quel processus de régulation cibler - et si le patient développe effectivement des anomalies neurocomportementales iatrogènes liées à ce processus.

 

Fig. 6

Représentation schématique montrant comment des stratégies neurothérapeutiques potentielles pourraient être incluses dans le plan de traitement thérapeutique pour les patients souffrant d'obésité et / ou de troubles de l'alimentation. (A) Plan de traitement thérapeutique simplifié classant les différents ...

À l'avenir, les modèles de réseaux cérébraux informatiques devraient jouer un rôle majeur dans l'intégration, la reconstruction, l'informatique, la simulation et la prévision de données structurelles et fonctionnelles sur le cerveau à partir de diverses modalités d'imagerie, allant de sujets individuels à des populations cliniques entières. Ces modèles pourraient intégrer des fonctionnalités pour la reconstruction de la connectivité structurelle à partir de données tractographiques, la simulation de modèles de masse neuronale connectés par des paramètres réalistes, le calcul de mesures individualisées utilisées dans l'imagerie du cerveau humain et leur visualisation scientifique 3D sur le Web (par exemple, The Virtual Brain, Jirsa et al., 2010), conduisant finalement à une modélisation et à des prédictions préopératoires dans le domaine de la neuromodulation thérapeutique.

5.3. Ethique liée aux nouveaux outils diagnostiques et thérapeutiques

Comme décrit dans cet article, la lutte contre l'obésité et les troubles de l'alimentation a donné lieu à de nombreux nouveaux développements interdisciplinaires. De nouveaux traitements moins invasifs (comparés à la chirurgie bariatrique classique, par exemple) sont à l’étude dans la recherche et les cliniques. Cependant, une attitude critique saine à l’égard de ces nouvelles techniques doit être maintenue, notamment avant leur application clinique. Comme rappelé dans Section 3.2, même les techniques de neuromodulation mini-invasives ne sont pas des jouets (Bikson et al., 2013), et peuvent avoir des conséquences neuropsychologiques qui ne sont pas anodines. En raison de notre incapacité actuelle à comprendre les subtilités des modulations cérébrales et leurs conséquences sur les processus cognitifs, le comportement alimentaire et les fonctions corporelles, il est crucial de se souvenir d'un autre aphorisme d'Hippocrate: «d'abord ne pas nuire». D'autres études précliniques sur des modèles animaux pertinents (par exemple des modèles porcins, Sauleau et al., 2009a; Clouard et al., 2012; Ochoa et al., 2015) sont donc obligatoires, ainsi que de vastes programmes d’imagerie cérébrale permettant de révéler les phénotypes et les antécédents individuels (Fig. 6D) qui pourraient façonner les programmes de prévention et éventuellement justifier l’utilisation du traitement par neuromodulation.

Pour être mises en œuvre dans le plan de traitement thérapeutique contre l'obésité et les troubles de l'alimentation, les stratégies de neuromodulation doivent avoir des scores d'évaluation supérieurs aux options classiques, et cette évaluation doit intégrer divers critères tels que l'acceptabilité, le caractère invasif, le caractère technique (technologies et compétences requises), la réversibilité, coût, efficacité, adaptabilité et, enfin, adéquation avec le patient (Fig. 6C) Les principaux avantages des approches de neuromodulation par rapport à la chirurgie bariatrique classique sont les suivants: invasion minimale (par exemple, la SCP n'exige pas systématiquement une anesthésie générale et conduit à moins de comorbidités qu'un pontage gastrique), une réversibilité élevée (la neuromodulation peut être arrêtée immédiatement si problématique - même bien que l'insertion d'électrodes cérébrales profondes puisse induire des lésions résiduelles tout au long de la descente), adaptabilité / flexibilité (la cible cérébrale et / ou les paramètres de stimulation peuvent être modifiés facilement et rapidement). Mais ces avantages ne sont pas suffisants. Le rapport coûts / avantages de chaque approche doit être étudié avec précision, et l'efficacité (technique, efficacité et niveau d'investissement, c.-à-d. Temps, argent, énergie) de la technique alternative pour améliorer l'espérance de vie doit concurrencer celle des techniques classiques. Les méthodes de neuroimagerie et de neuromodulation peu invasives et moins coûteuses doivent faire l’objet d’un intérêt particulier car elles permettront une pénétration plus importante et plus généralisée dans les systèmes de santé et les populations. Nous avons donné l'exemple des fNIRS et des TDCS en tant que technologies non invasives, relativement peu coûteuses et portables, par rapport à d'autres modalités d'imagerie et de neuromodulation coûteuses, dépendant d'infrastructures de haute technologie et, par conséquent, difficilement disponibles. En outre, il est important de rappeler que, dans le cas de la chirurgie bariatrique, l'objectif n'est pas de perdre le plus de poids possible, mais de limiter la mortalité et les comorbidités associées à l'obésité. Certaines options thérapeutiques pourraient être moins efficaces que la chirurgie bariatrique classique pour perdre du poids rapidement, mais pourraient tout aussi bien (voire mieux) améliorer la santé sur le long terme, ce qui signifie que les critères de succès des essais (pré) cliniques devraient parfois être révisés ou modifiés. complétée par des critères liés à l'amélioration des processus neurocognitifs et du contrôle du comportement, plutôt que par une simple perte de poids (ce qui est très souvent le cas).

Encore une fois, beaucoup de personnes obèses sont satisfaites de leur propre vie / condition (parfois à tort) et certaines obèses sont en effet en parfaite santé. En effet, les phénomènes sociologiques récents, en particulier en Amérique du Nord, ont notamment conduit à l’émergence de mouvements d'acceptation des graisses (Kirkland, 2008). Un tel phénomène est loin d'être anecdotique ou mineur en termes d'impact sociologique sur la politique et les systèmes de santé, car il se concentre sur la conscience des droits civiques, le libre arbitre et la discrimination, c'est-à-dire des questions qui touchent directement beaucoup de gens (aux USA, les deux tiers des la population est en surpoids, un tiers est obèse). Premièrement, certaines personnes pourraient percevoir la prévention et le diagnostic basés sur la neuroimagerie comme des outils de stigmatisation, ce qui nécessite de centrer la communication scientifique sur les principaux objectifs de cette approche, à savoir l'amélioration de la détection de la vulnérabilité et des solutions de santé. Deuxièmement, quelle que soit la méthode employée, modifier artificiellement l'activité cérébrale n'est pas anodin, car l'intervention peut modifier les fonctions conscientes et inconscientes, la maîtrise de soi et les processus de prise de décision, ce qui est très différent de viser à corriger les fonctions motrices comme pour la DBS et La maladie de Parkinson. Les taxes sur les boissons gazeuses et autres mesures dissuasives pour lutter contre l'obésité sont généralement impopulaires et réprouvées, car elles sont parfois perçues comme du paternalisme et un affront contre le libre arbitre (Parmet, 2014). Mais pensons à la neuromodulation: au lieu d'augmenter la valeur monétaire des aliments appétissants, le but de la neuromodulation est de diminuer la valeur hédonique que les gens attribuent à ces aliments, dans les leur cerveau. Nous devons prévoir qu'une technologie susceptible de modifier ou de corriger les processus mentaux ouvrira inexorablement un débat sérieux sur la bioéthique, à l'instar du clonage, des cellules souches, des organismes génétiquement modifiés et de la thérapie génique. Scientifiques, sociologues et bioéthiciens doivent être prêts à aborder ces questions, car les nouveaux outils et thérapies exploratoires ne peuvent trouver leur place sans être acceptés à tous les niveaux de la société, à savoir les patients, les autorités médicales, la politique et l'opinion publique. Même si la décision de se soumettre à une thérapie particulière appartient au patient, les décisions individuelles sont toujours influencées par les idées véhiculées à tous les niveaux de la société et les autorités médicales doivent approuver toutes les thérapies. Dans un article récent, Petersen (2013) a déclaré que le développement rapide des sciences de la vie et des technologies connexes (y compris la neuroimagerie) a souligné les limites des perspectives et du raisonnement de la bioéthique pour aborder les questions normatives émergentes. L'auteur plaide en faveur d'une sociologie normative de la bio-connaissance qui pourrait bénéficier des principes de justice, bienfaisance et non-maléficience, ainsi que sur le concept des droits de l'homme (Petersen, 2013). Même si certaines approches ne sont pas biologiquement invasives, elles peuvent être psychologiquement et philosophiquement invasives.

5.4. Conclusion

Les technologies et idées présentées dans cet article rejoignent la déclaration et les conclusions de Schmidt et Campbell (2013)Par exemple, le traitement des troubles de l'alimentation et de l'obésité ne peut rester «sans cervelle». Une approche de biomarqueurs combinant des mesures génétiques, de neuroimagerie, cognitives et biologiques facilitera la mise au point de traitements de précision efficaces et précoces (Insel, 2009; Insel et al., 2013) et servent la prévention et la médecine individualisées. Même si les récentes découvertes scientifiques et les avancées technologiques innovantes ouvrent la voie à de nouvelles applications médicales, nos connaissances des mécanismes neuropsychologiques qui régissent le comportement alimentaire et favorisent l’émergence d’une maladie restent embryonnaires. La recherche fondamentale dans les modèles animaux et une approche rigoureuse en bioéthique sont donc indispensables pour une bonne science translationnelle dans ce domaine.

Ce thème de revue a été proposé par le Consortium international NovaBrain créé en 2012 dans le but de promouvoir des recherches innovantes pour explorer les relations entre les fonctions cérébrales et les comportements alimentaires (Coordinateur: David Val-Laillet, INRA, France). Les membres fondateurs du Consortium NovaBrain étaient: Institut National de la Recherche Agronomique (INRA, France), INRA Transfert SA (France), Université de Wageningen (Pays-Bas), Institut de Recherche et Technologie Agricole et Alimentaire (IRTA, Espagne), Université Hospital Bonn (Allemagne), Institut Européen d'Administration des Affaires (INSEAD, France), University of Surrey (UK), Radboud University Nijmegen, Pays-Bas, Noldus Information Technology BV (Pays-Bas), University of Queensland (Australie), Oregon Research Institute (USA), Pennington Biomedical Research Center (USA), Centre National de La Recherche Scientifique (CNRS, France), Old Dominion University (USA), Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek - Food & Biobased Research, Pays-Bas, Aix-Marseille University (France), i3B Innovations BV (Pays-Bas), Institut Jožef Stefan (Slovénie), Université de Bologne (Italie). La préparation et les premières réunions du Consortium NovaBrain ont été cofinancées par l'INRA et la Région Bretagne (France) dans le cadre du programme européen FP7. Le Dr Alonso-Alonso est récipiendaire de subventions du Boston Nutrition and Obesity Research Center (BNORC), 5P30 DK046200, et du Nutrition Obesity Research Center à Harvard (NORCH), P30 DK040561. Le Dr Eric Stice a bénéficié des subventions suivantes pour la recherche mentionnée ici: Supplément de feuille de route R1MH64560A; R01 DK080760; et R01 DK092468. Bernd Weber a été soutenu par une bourse Heisenberg du Conseil allemand de la recherche (DFG; We 4427 / 3-1). Le Dr Esther Aarts a reçu une bourse VENI de l'Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique (NWO) (016.135.023) et une bourse du Fonds de recherche AXA (Réf: 2011). Luke Stoeckel a reçu un soutien financier des National Institutes of Health (K23DA032612; R21DA030523), du Norman E. Zinberg Fellowship in Addiction Psychiatry à la Harvard Medical School, du Charles A. King Trust, du McGovern Institute Neurotechnology Program et de fonds privés au Département de psychiatrie de l'hôpital général du Massachusetts. Certaines recherches présentées dans cet article ont été menées en partie au Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging au McGovern Institute for Brain Research au Massachusetts Institute of Technology. Tous les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts lié à ce manuscrit.

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