L’ABC de la tDCS : effets des montages anodaux, bilatéraux et cathodaux de la stimulation transcrânienne à courant continu chez les patients victimes d’un accident vasculaire cérébral – une étude pilote

Abstract

La stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) est une technique non invasive qui émerge comme une thérapie prospective pour différents troubles neurologiques. Des études antérieures ont démontré que la stimulation anodale et cathodique peut améliorer les performances motrices en termes de dextérité et de force manuelle. L’objectif de cette étude était de déterminer si différents montages d’électrodes (anodale, cathodale et tDCS bilatérale simultanée) permettent d’obtenir des performances motrices différentes et quel montage était le plus efficace. Comme résultat secondaire, nous avons demandé aux patients leur satisfaction, et de déterminer si la tDCS bilatérale était plus inconfortable que la tDCS unilatérale. Neuf patients victimes d’un accident vasculaire cérébral en phase subaiguë ont été recrutés dans cette étude et répartis au hasard en trois groupes. Nos résultats ont montré que la tDCS était un traitement efficace si on la compare à la stimulation Sham (). En particulier, la stimulation anodale a apporté la plus grande amélioration en termes de dextérité manuelle. La stimulation cathodale a semblé avoir un petit effet en termes d’amélioration de la force, non observé avec les autres configurations. La stimulation bipolaire a semblé être la moins efficace. Aucune différence significative n’a été notée entre les différents set-up pour le jugement des patients. Ces résultats mettent en évidence l’efficacité potentielle de la tDCS pour les patients victimes d’un AVC en phase subaiguë.

1. Introduction

L’AVC entraîne plusieurs déficiences neurologiques, affectant environ 1 million de sujets en Europe. Par conséquent, les effets de l’AVC sont la principale cause de handicap à long terme dans les sociétés industrialisées . Les résultats de la réadaptation se concluent souvent par une récupération motrice incomplète et plus de 60% des patients ne peuvent pas utiliser leurs mains parétiques dans des activités fonctionnelles. De plus, la présence d’une parésie sévère après quatre semaines est considérée comme un facteur prédictif négatif pour la récupération motrice , indiquant pour ces patients de sérieuses difficultés dans les activités de la vie quotidienne dans leur futur.

Pour faciliter la récupération de la fonction du membre supérieur, de nombreux traitements rééducatifs différents sont encore proposés. Parmi eux, les chercheurs concentrent leur attention sur les stimulations cérébrales non invasives (NIBS), dans le monde entier. Les outils des NIBS sont la stimulation magnétique transcrânienne répétitive (rTMS) et la stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS).

L’utilisation de la tDCS est en augmentation chez les patients victimes d’un AVC pour ses effets modulateurs sur les fonctions cognitives et motrices . En particulier pour le domaine moteur, la cible corticale de l’application de la tDCS a été montrée pour améliorer l’exécution et les compétences, produisant un intérêt pour l’amélioration du cours de réadaptation de l’AVC. En outre, respect que la SMTr, il est moins coûteux, plus mobile, et, par conséquent, plus confortable, ce qui rend son utilisation plus facile dans les milieux cliniques.

Cette technique applique un courant électrique directement sur le cuir chevelu et module le potentiel de la membrane en fonction du type d’application de l’électrode. En effet, l’anode est capable de faciliter la dépolarisation des neurones, alors qu’au contraire, la cathode hyperpolarise le potentiel membranaire de repos, réduisant le tir neuronal . L’application dans le domaine moteur pour les sujets ayant subi un accident vasculaire cérébral s’est révélée efficace pour améliorer l’exécution des tâches fonctionnelles et la force musculaire .

Dans le même temps, une méta-analyse récente a souligné que la petite taille de l’échantillon, les différentes configurations et une grande taille d’effet dans les études concernant la récupération motrice sur les patients atteints d’AVC peuvent réduire la signification clinique de cette preuve préliminaire.

Le but de cette étude était d’évaluer les effets sur la dextérité manuelle et la force de pincement et de préhension d’une stimulation unique par tDCS, comparée à une stimulation Sham, et si cette amélioration était différente parmi les trois montages d’électrodes possibles (anodale, cathodale ou bipolaire). Le résultat secondaire était d’évaluer la satisfaction des patients dans l’utilisation de cette technologie avancée de réadaptation.

2. matériel et méthodes

Il s’agit d’une étude en simple aveugle, croisée et contrôlée par la méthode sham. Les patients ont été admis pour une réadaptation en milieu hospitalier avec un diagnostic d’accident vasculaire cérébral dans notre hôpital. Les critères d’inclusion pour participer à cette étude étaient les suivants : premier accident vasculaire cérébral ; lésion corticale ou cortico-sous-corticale, confirmée par l’imagerie diagnostique (CT ou IRM) ; hémiparésie légère à modérée avec présence d’un mouvement minimal de la main (prouvé par la possibilité d’effectuer un test de préhension ou de pincement). Les critères d’exclusion suivants ont été pris en compte : présence d’antécédents de pathologies chroniques invalidantes du membre supérieur ; spasticité ; présence d’un stimulateur cardiaque ou de conditions cardiovasculaires sévères ; antécédents de tumeur, d’intervention neurochirurgicale cérébrale antérieure ou de conditions cardiovasculaires sévères, y compris la présence d’un stimulateur cardiaque ; diagnostic d’épilepsie ou de troubles psychiatriques majeurs. Les caractéristiques démographiques et cliniques des neuf patients soumis à la procédure expérimentale sont résumées dans le tableau 1.

Le protocole a été approuvé par le comité d’éthique indépendant local, et tous les participants ont donné un consentement éclairé écrit.

2.1. Stimulation transcrânienne à courant continu

La stimulation a été délivrée pendant 15 minutes, à la fois en condition réelle et en condition sham, pendant deux jours consécutifs, randomisée pour les stimulations sham/tDCS et anodale/bipolaire/cathodale. Dans les deux sessions, la stimulation a été précédée de 60 secondes pendant lesquelles le courant a été progressivement augmenté jusqu’à une intensité de 1,5 mA, provoquant des sensations transitoires qui ont disparu en quelques secondes, conformément aux rapports précédents. Le stimulateur (Eldith DC Stimulator, NeuroConn, Allemagne) a fourni le courant continu en utilisant deux électrodes en gel-éponge d’une surface de 35 cm2 ( cm pour chaque électrode) noyées dans une solution imbibée de sérum physiologique.

Le positionnement de l’électrode active variait en fonction des différents montages randomisés : pour la stimulation anodale, l’électrode active était placée sur la projection de la zone du pommeau de la main du cortex moteur primaire de l’hémisphère affecté ; pour la stimulation cathodale, l’électrode était placée sur l’hémisphère non affecté dans une position analogue à la stimulation anodale. Pour le montage de ces électrodes, l’électrode référente était positionnée sur la peau recouvrant la région sus-orbitaire controlatérale. Dans le montage bilatéral, la cathode et l’anode ont été positionnées comme électrode active de la même manière que celle décrite ci-dessus. Dans le contexte de la stimulation électrique, l’anode indique la borne positive relative où le courant entre dans le corps, tandis que la cathode indique la borne négative relative où le courant sort du corps .

2.2. Protocole de test

On a demandé aux patients d’effectuer le test de la cheville à 9 trous (9HPT) avant- et après la TDCS ou le Sham. Ce test consiste en une planche carrée avec 3 rangées de 3 trous. Les participants devaient remplir les 9 trous avec des chevilles aussi vite que possible. Les chercheurs ont enregistré le temps passé à exécuter la tâche avec un chronomètre commençant lorsque le sujet a touché la première cheville et l’arrêtant lorsque le sujet a rempli le dernier trou ou lorsque le temps était supérieur à 50 s, comme les recherches précédentes l’ont rapporté .

La vitesse d’exécution a été calculée en termes de trous remplis par seconde (nombre de trous remplis/temps). L’indice 9HPT, comme indice de la dextérité manuelle, a été obtenu. Pour effectuer une normalisation des données entre les sujets, l’indice 9HPT a été calculé comme suit : Indice 9HPT = vélocité LS/vélocité HS 100. Le pourcentage d’amélioration entre le pré et le post-traitement de l’indice 9HPT a été calculé comme suit : (9HPT-indexpost – 9HPT-indexpre)/9HPT-indexpre 100.

Comme autre mesure des résultats, pour chaque participant, la force maximale de pincement et la force maximale de préhension ont été mesurées au moyen de dynamomètres spécifiques. Les deux mains ont été évaluées avec les patients assis, le coude à 90° de flexion et une position neutre du poignet. La force de préhension a été déterminée selon la méthode de Jamar, avec le bras le plus tendu possible et le guidon fixé à 5 cm, la distance la plus appropriée pour développer la force maximale. Les forces maximales enregistrées entre deux essais ont été analysées. Chaque participant a effectué ces tests avant et après le TDCS ou le Sham.

Enfin, quatre questions ont été posées sur la satisfaction de l’outil du point de vue des patients. Inspirés du questionnaire QUEST (Quebec User Evaluation of Satisfaction with Assistive Technology), les items concernaient la dimension et l’utilité de l’appareil, la modalité d’application, le confort d’utilisation. Les réponses ont été notées sur l’échelle de type Likert, l’approche la plus largement utilisée pour échelonner les réponses dans la recherche par sondage, de « pas du tout satisfait » à « très satisfait ». »

2.3. Analyse statistique

Toutes les mesures sont rapportées en termes de moyenne ± écart-type. Une analyse de variance à mesures répétées a été réalisée sur le 9HPT-index en utilisant comme facteurs intra-sujets le pré versus post-traitement et la tDCS versus Sham, tandis que comme facteur inter-sujets le type d’installation (A, B, ou C). Des analyses post hoc ont été effectuées en utilisant la correction de Tukey pour l’inflation ou l’erreur de type I pour les comparaisons multiples. De même, les mêmes analyses ont été effectuées sur les forces de pincement et de préhension enregistrées pour le membre affecté des sujets. Pour vérifier l’applicabilité de l’analyse de variance, nous avons préalablement effectué le test de Levene d’égalité des variances d’erreur pour vérifier l’homogénéité des données des 3 variables enregistrées (indice 9HPT, forces de pincement et de préhension) pour les deux stimulations (tDCS versus Sham), avant et après la stimulation. SPSS 17.0 a été utilisé et le seuil significatif a été fixé à 0,05.

3. Résultats

Le tableau 2 rapporte les données expérimentales des neuf patients sélectionnés.

Avant d’appliquer l’analyse de variance, l’homogénéité des données a été vérifiée avec le test de Levene d’égalité des variances d’erreur, des 3 variables enregistrées (indice 9HPT, forces de pincement et de préhension) pour les deux stimulations (tDCS versus Sham), avant et après la stimulation. Onze des 12 ensembles de données se sont révélés homogènes (), avec une réduction significative de l’homogénéité observée uniquement pour la préhension après la stimulation sham (). Selon ces résultats, nous avons appliqué une analyse de variance à mesures répétées.

Les améliorations enregistrées après le traitement par tDCS étaient significativement plus élevées par rapport aux changements observés après le traitement Sham, comme le montrent la figure 1 et le tableau 3 ( de l’interaction Pre versus Post tDCS versus Sham). Malgré la grande variabilité des données, l’anodale et la cathodale ont montré les améliorations les plus élevées, mais les différences entre les configurations n’étaient significatives que comme facteur principal (), mais pas pour l’interaction Pre versus Post tDCS versus Sham ABC (). Les analyses post hoc ont révélé que le groupe A avait un indice 9HPT plus faible déjà avant le traitement (, analyse de la variance, facteur groupe).

Figure 1

Percentuelle d’amélioration de la dextérité manuelle, mesurée par l’indice 9HPT, pour la stimulation réelle et la stimulation fictive dans les trois différents montages d’électrodes. Abréviations pour la stimulation : A : anodale ; B : bilatérale ; C : cathodale.

En termes de force manuelle, l’interaction entre les facteurs (Pre versus Post tDCS versus Sham ABC) a affecté significativement la force de pincement du membre affecté (, ). Le facteur principal ABC n’a pas affecté significativement la force de pincement (, ). Nous avons constaté une amélioration significative de + après la stimulation cathodique, une réduction de la force de – après la stimulation bipolaire et aucun changement (0% en moyenne) après la stimulation anodique ou la simulation Sham. Les forces d’agrippement n’ont pas été modifiées, avec juste un effet léger mais non significatif de l’interaction tDCS versus Sham ABC (, ), avec à nouveau une amélioration plus importante après stimulation cathodale.

Enfin, concernant l’évaluation de l’utilisateur, la satisfaction globale de l’appareil était très bonne. Les résultats de la courte enquête ont été rapportés dans le tableau 4.

On n’a constaté aucun changement statistiquement significatif entre les montages anodaux, bilatéraux et cathodaux en ce qui concerne le jugement des patients évalué au moyen de l’échelle de satisfaction de l’utilisateur en termes de dimension (, analyse de Kruskal-Wallis), d’utilité perçue (), de facilité d’utilisation perçue () et de confort pendant le traitement () (figure 2). Juste une tendance un peu surprenante a été observée indiquant que le montage bipolaire était perçu comme moins invasif, malgré la présence de deux électrodes sur la tête et plus confortable.

Figure 2

Questions de satisfaction de l’utilisateur à 4 items, basées sur un score de Likert, pour les trois montages d’électrodes (A : anodique, B : bilatéral, C : montage cathodique). Graphique en boîte (lignes fines : premier et troisième quartiles, ligne large : médiane) et moustaches (valeurs minimales et maximales) pour les jugements des patients sur la dimension, l’utilité, la facilité d’utilisation et le confort.

4. Discussion

Le but de cette étude était de déterminer les effets d’une seule stimulation transcrânienne à courant continu (réelle versus sham) sur la dextérité et la force manuelle chez des patients ayant subi un accident vasculaire cérébral, en réalisant la stimulation à travers trois montages d’électrodes différents, et en déterminant si le montage était perçu par les patients comme satisfaisant. Nos résultats suggèrent que le traitement par STCC est plus efficace que le traitement Sham sur la dextérité manuelle, alors qu’aucune différence significative n’a été enregistrée en termes de force manuelle, même si une légère amélioration a été notée après la stimulation cathodique. En outre, les patients ne se sont plaints d’aucune difficulté à effectuer le traitement.

Récemment, de nombreuses études se sont concentrées sur les dispositifs destinés à faciliter la récupération motrice. La STCC apparaît comme l’un des dispositifs les plus intéressants à appliquer dans la réadaptation post-AVC, à la fois pour les déficiences cognitives et motrices. Les traitements par STCC peuvent durer jusqu’à 30 minutes, de la même manière que les séances de rééducation, avant ou en même temps qu’elles, ce qui améliore les résultats de la rééducation. En outre, par rapport à d’autres formes de NIBS, la STCC est plus confortable, plus mobile et moins chère, et aucun effet indésirable majeur n’a été signalé. Les effets secondaires courants comprennent des maux de tête légers, des démangeaisons et des érythèmes au niveau du site de l’électrode .

Malgré ces avantages, l’utilisation de cette technique en rééducation est contrariée en raison de preuves encore trop préliminaires. En effet, les études varient considérablement en termes de phase de l’AVC, de déficiences fonctionnelles, de ciblage des résultats, de configurations de stimulation et d’intégration de la réadaptation. Ainsi, dans une récente méta-analyse, Bastani et Jaberzadeh ont conclu que la STCC (dans ce cas, en tant que stimulation anodale) semble produire des effets significatifs chez les sujets victimes d’un AVC, mais toute conclusion doit être considérée avec prudence. Dans le même temps, ils ont également noté son rôle potentiel comme technique complémentaire pour améliorer la fonction motrice et l’excitabilité corticomotrice.

Dans notre étude, nous avons porté notre attention sur différents montages d’électrodes, étant un intérêt croissant sur le type de stimulation. Nos résultats montrent que la stimulation anodale a fourni la plus grande amélioration en termes de dextérité manuelle. Ces résultats sont cohérents avec les rapports précédents . Dans ces cas, les effets peuvent durer jusqu’à 2 semaines après le traitement . La plupart de ces études concernent la phase chronique de l’AVC, alors que seuls Kim et ses collègues ont montré un effet de stimulation sur des patients en phase subaiguë. A noter qu’un rapport récent a observé que la tDCS ne semble pas être efficace dans une phase aiguë .

Les tâches utilisées pour mesurer la dextérité manuelle, notamment le test de Jebsen-Taylor, le test de la boîte et du bloc, et le 9HPT, nécessitent une information sensorielle complexe et une intégration sensorimotrice pour une exécution précise. En outre, la performance réussie nécessite un modèle complexe d’activation des muscles et des articulations ainsi que l’utilisation de cibles et d’outils ; par conséquent, le rôle d’améliorateur de la réadaptation motrice devrait être plus approprié pour la stimulation anodale de la tDCS.

En fait, également la stimulation avec cathode de l’hémisphère non affecté semble être efficace dans l’amélioration de la fonction motrice, mais les rapports ne sont pas toujours concordants . Au contraire, nos résultats ont montré que la tDCS cathodale semblait avoir peu d’effet en termes de force, différemment par d’autres configurations.

Dans notre étude, la stimulation bipolaire semblait être la moins efficace. Dans une étude précédente, il a été signalé que l’application simultanée de la tDCS anodale sur le cortex moteur et de la tDCS cathodale sur le cortex moteur controlatéral a induit une augmentation de l’excitabilité corticale. Notre étude soutient ces résultats en termes de dextérité, suggérant un effet global des traitements basés sur le respect de la stimulation électrique par rapport aux conditions sham, également pour le montage bipolaire des électrodes.

Enfin, la satisfaction globale du patient a été maintenue pendant un bref protocole de traitement, confirmant la facilité d’utilisation de ce dispositif.

La principale limitation de notre étude était la taille réduite de l’échantillon. Bien que le nombre de sujets impliqués dans cette étude soit en ligne avec d’autres études sur le tDCS , il suggère des précautions dans l’interprétation des données. D’un autre côté, d’un point de vue statistique, les effets significatifs trouvés dans notre étude (pour l’interaction Pre versus Post tDCS versus Sham pour l’indice 9HPT et pour l’interaction Pre versus Post tDCS versus Sham ABC pour la force de pincement) obtenus sur un petit échantillon étaient potentiellement plus importants que les résultats équivalents obtenus avec des échantillons plus grands, ce qui soutient l’importance de nos résultats. Quoi qu’il en soit, des recherches supplémentaires sur des échantillons plus larges sont nécessaires. De plus, le groupe de la stimulation anodale avait une dextérité manuelle généralement plus faible (mais pas la force) qui pourrait limiter l’interprétation de nos résultats. D’autres recherches sur des échantillons plus larges sont donc nécessaires.

En conclusion, la présente étude contribue au panel de preuves qui renforcent le rôle de la tDCS dans le cours de la réadaptation de l’AVC, en particulier pour les activités plus complexes de la vie quotidienne comme technique complémentaire. D’autres études sont nécessaires pour définir les meilleures configurations de montage, en ciblant des mesures de résultats plus spécifiques.