Review of available evidence of the mechanisms of action underlying the anticonvulsant effect of current applied to various CNS structures.

Studies were conducted from observations of patients with drug-resistant seizures and treated with neuromodulation. Seizures originated from various cortical areas with secondary generalization or were initially generalized without a focal origin, either clinically or on EEG or SEEG. Intracranial recordings and SEEG were performed using subdural grids or depth electrodes implanted either for recordings or therapeutic deep brain stimulation (DBS). In a group of mesial temporal lobe epilepsy patients investigated with subdural or SEEG electrodes, the epileptogenic focus area was stimulated for 15 days before anterior temporal lobectomy. The surgical specimen was examined using standard and electronic microscopy and autoradiography in order to identify several neurotransmitter receptors. They also were compared to other surgical specimens from epileptic patients who had intracerebral recordings but without stimulation (epileptic controls) and to autopsy specimens from subjects with no history of epilepsy (nonepileptic controls).

High-frequency (HF) stimulation increases the after-discharge threshold of the stimulated site and alters the cycles of potentials evoked by a test stimulation using a paradigm of coupled stimulations. HF stimulation also decreases local cerebral blood flow in the stimulated area as demonstrated on SPECT. Parahippocampal cortex HF stimulation significantly increases the GABAergic benzodiazepine receptor density in the stimulated area. In addition, centromedianum (CM) thalamic nucleus HF stimulation suppresses thalamic and cortical spike-waves, as well as secondary synchronous discharges visible on EEG. Conversely, low-frequency (3-Hz) bilateral CM stimulation induces a typical absence clinically and on EEG.

High-frequency stimulation is responsible for an inhibition of local and propagated epileptogenesis. Low-frequency stimulation may trigger or enhance epileptogenesis when applied on epileptogenic regions.

Examiner les preuves disponibles des mécanismes d’action sous-tendant l’effet anticonvulsivant de l’application de courant électrique dans différentes structures du système nerveux central.

Les études ont été menées à partir d’observations de patients souffrant de crises d’épilepsie résistantes au traitement médical, et traités par neuromodulation. Les crises provenaient de divers territoires corticaux et étaient secondairement généralisées, ou bien débutaient comme des crises généralisées, sans origine focale évidence clinique, électroencéphalographique ni stéréo-électroencéphalographique (SEEG).

Les enregistrements intracrâniens et SEEG ont été réalisés à l’aide de grilles sous-durales ou d’électrodes intracérébrales implantées à visée diagnostique ou thérapeutique pour stimulation cérébrale chronique (DBS). Dans un groupe de patients avec épilepsie temporo-mésiale, explorée par électrodes sous-durales ou par SEEG, la région où se localisait le foyer épileptogène a été stimulée pendant 15 jours avant la réalisation d’une lobectomie temporale antérieure. La pièce opératoire a été étudiée sous microscope standard et électronique et par autoradiographie pour mettre en évidence les récepteurs de plusieurs neurotransmetteurs. Ces pièces opératoires ont été comparées avec d’autres prélèvements obtenus chez des patients épileptiques, chez qui des enregistrements intracérébraux avaient été faits, mais qui n’ont pas été stimulés (contrôles épileptiques), ainsi qu’avec des pièces d’autopsie chez des sujets sans histoire d’épilepsie (contrôles non épileptiques).

La stimulation à haute fréquence agit en augmentant le seuil de postdécharge de la région stimulée mais aussi en altérant le cycle de potentiels produits par une stimulation d’épreuve de type simulations couplées. Elle entraîne aussi une baisse du flux sanguin cérébral dans la région stimulée comme le montre le SPECT. La stimulation à haute fréquence du cortex parahippocampique augmente significativement la densité des récepteurs aux benzodiazépines (GABA-ergiques) dans la région stimulée. Par ailleurs, la stimulation à haute fréquence du noyau centro-médian du thalamus fait disparaître les bouffées de pointes-ondes dans le thalamus et le cortex, ainsi que les décharges synchroniques secondaires visibles à l’EEG. À l’opposé, la stimulation bilatérale à 3Hz du noyau centro-médian produit une absence typique clinique et à l’EEG.

La stimulation électrique à haute fréquence produit une inhibition de l’épileptogénèse locale et propagée. La stimulation à basse fréquence peut stimuler ou majorer l’épileptogénèse lorsqu’elle est appliquée sur des régions épileptogènes.