UNE ACTIVITÉ SUR LA NEUROPLASTICITÉ POST-LÉSIONNELLE
RESSOURCES DANS LA BANQUE NEUROPEDA
La plasticité cérébrale au lycée est abordée sous deux angles : la neuroplasticité liée aux apprentissages et la neuroplasticité post-lésionnelle.
La banque ANAPEDA renferme un exemple célèbre de neuroplasticité post-lésionnelle : le cas d’une aphasie provoquée par l’excision chirurgicale d’une large partie de l’hémisphère cérébral gauche chez une jeune patiente souffrant d’une forme rare d’épilepsie.
Les images qui nous intéressent ici se trouvent dans les dossiers et sous-dossiers suivants :
- 13ImagerieFonctionnelle
- 132FonctionsCognitives
- 1321Langage
- 13212PlasticiteEtLangage
IRMsujet132121post.anat.nii
Il s’agit de l’IRM anatomique cérébrale réalisée 18 mois après l’opération chirurgicale. On y observe sans difficulté la zone excisée lors de l’intervention et qui ne s’est pas régénérée.
On peut superposer sur cette image anatomique un calque fonctionnel (ce qui donne une IRM fonctionnelle) dont le seuil doit être réglé à 70 :
IRMsujet132121LangagePlasticiteGenerationMots.fonc.nii
Cette IRM fonctionnelle a également été réalisée 18 mois après l’opération chirurgicale, suite à une rééducation orthophonique ayant permise une réduction progressive de l’aphasie. Elle montre que la prononciation de mots par la patiente s’accompagne d’une variation d’activité statistiquement significative d’une zone cérébrale située dans l’hémisphère droit, en miroir de la zone détruite par l’intervention.
DÉMARCHE PÉDAGOGIQUE
On commence par présenter, en introduction, la cause de l’opération, ses conséquences et le résultat de la rééducation.
"Une jeune fille, âgée de 10 ans, souffre d’une épilepsie de Rasmussen qui résiste au traitement pharmacologique et se manifeste par des crises pluriquotidiennes. Ces crises handicapent de plus en plus la patiente qui ne peut plus convenablement étudier ou pratiquer du sport.
L’épilepsie est provoquée par un groupe de neurones anormaux, baptisés « foyer épileptogène », qui envoie soudainement des bouffées de signaux électriques dans tout l’encéphale. Les médecins, en accord avec la famille, décide donc d’opérer la patiente afin de retirer la partie du cerveau renfermant le foyer épileptogène.
Suite à l’intervention chirurgicale la jeune fille ne subit plus aucune crise d’épilepsie, mais elle se révèle incapable de parler. Admise dans une école spécialisée elle suit alors une rééducation orthophonique et, au bout de 18 mois, se montre de nouveau capable de prononcer de courtes phrases."
Le problème à résoudre est simple :
"On cherche à expliquer la récupération de la fonction d’élocution après l’opération."
On fournit deux documents ressources :
- l’IRM anatomique post-opératoire en le présentant comme ayant été réalisé immédiatement après l’opération, ce qui est factuellement faux puisque cette image a été acquise 18 mois après l’intervention, mais qui d’un point de vue scientifique ne porte pas à conséquence dans la mesure où on sait que la zone excisée ne se régénère pas. Cela signifie que l’on duplique cette image (un simple copier-coller) puis que l’on nomme différemment les deux fichiers : l’un « IRM patiente 1 jour après » et l’autre « IRM patiente 18 mois après ».
- le schéma de l’IRM fonctionnelle pré-opératoire localisant les aires cérébrales dont l’activité varie de manière statistiquement significative lors d’une élocution.
ATTENTION : cette IRM fonctionnelle a bien été réalisé par les médecins avant l’intervention chirurgicale, mais malheureusement le fichier numérique n’a pas été conservé. Elle n’existe donc pas dans la banque ANAPEDA. Cependant, nous disposons de l’image au format JPEG montrant les zones qui présentaient une variation d’activité statistiquement significative lorsque la jeune patiente prononçait des mots avant l’opération.
Une difficulté pédagogique réside dans la comparaison de cette image JPEG à l’IRM fonctionnelle réalisée 118 mois après l’opération et qu’affiche le logiciel EduAnat2 :
Afin de réduire cette difficulté deux montages ont été réalisés. Il s’agit bien de montages et non d’IRM fonctionnelle réels. Elles n’existent pas dans la banque ANAPEDA et évidemment en peuvent s’ouvrir avec le logiciel EduAnat2.
PREMIER MONTAGE
SECOND MONTAGE
Sur le second montage on a tout simplement dupliqué l’hémisphère droit indemne afin de reconstituer l’hémisphère gauche. On a ensuite collé dessus un signal issu du calque fonctionnel réalisé 18 mois après l’opération.
Il va de soi que cet artifice ne se justifie que dans le cadre d’une démarche pédagogique visant à initier le raisonnement de l’élève.
Le professeur utilisera donc l’image de son choix, soit les données originelles, soit l’un des deux montages.
Quelle que soit l’option retenue, la comparaison de l’IRM fonctionnelle pré-opératoire et de l’IRM anatomique post-opératoire montre que les aires corticales responsables de l’élocution se situent dans l’hémisphère cérébral gauche, pour partie dans la zone excisée lors de l’opération. Ce constat suffit à expliquer que l’intervention chirurgicale entraîne une aphasie.
Cela permet à l’élève de formuler les deux hypothèses suivantes :
- la partie du cerveau excisée s’est régénérée durant la période de rééducation
- une autre région du cerveau supporte la fonction d’élocution à l’issu de la période de rééducation
Pour vérifier la première hypothèse l’élève doit proposer de réaliser une IRM anatomique sur la patiente et de comparer l’image obtenue avec l’IRM anatomique acquise immédiatement après l’opération. Cette comparaison devrait permettre d’observer une éventuelle régénération de la zone excisée.
Toutefois, même en cas de régénération, cette observation anatomique ne suffirait pas à attester que la zone régénérée est fonctionnelle, et plus précisément qu’elle supporte la fonction d’élocution. Par conséquent, on peut attendre que l’élève propose également de répéter le protocole ayant fournit l’IRM fonctionnelle pré-opératoire.
La vérification de la seconde hypothèse se résume à cette dernière proposition.
On termine en mettant à disposition de l’élève :
- l’IRM anatomique post-opératoire réalisée 18 mois après l’opération (IRMsujet132121post.anat.nii) renommée « IRM patiente 18 mois après »
- le calque fonctionnel obtenu après 18 mois de rééducation pour l’élocution de mots (IRMsujet132121LangagePlasticiteGenerationMots.fonc.nii) renommé « calque prononciation mots 18 mois après », en précisant son seuil de réglage (70)
La comparaison de l’IRM anatomique post-opératoire et de l’IRM anatomique post-opératoire, révèle que la zone excisée ne se régénère pas.
La comparaison de l’IRM fonctionnelle pré-opératoire et de l’IRM fonctionnelle post-opératoire, montre que la fonction d’élocution, progressivement récupérée, repose désormais sur l’activité d’une aire située dans l’hémisphère droit de la patiente.
INFORMATIONS COMPLÉMENTAIRES
On trouvera à la page suivante des informations complémentaires sur :
- le tableau clinique de la patiente
- les caractéristiques techniques de l’imageur utilisé
- des publications scientifiques rapportant ce cas clinique ou des données sur l’étude par neuro-imagerie de la fonction langagière
