Le dernier trimestre de la grossesse est une phase cruciale du développement cérébral car c'est la période durant laquelle ce développement suit une succession hautement orchestrée de processus neurobiologiques, notamment la différentiation neuronale, la synaptogenèse, la croissance des connexions et la mise en place des réseaux cérébraux. L'étude des trajectoires précoces de l'activité cérébrale chez les nouveau-nés nés avant le 9e mois de grossesse est donc essentielle pour comprendre les altérations du fonctionnement cérébral liées à la prématurité et identifier des marqueurs précoces d'une évolution neurodéveloppementale atypique.
IMPORTANCE DE L'EEG DANS LE SUIVI DE LA MATURATION CÉRÉBRALE
Les évaluations cliniques du développement cérébral néonatal font souvent appel à l'EEG conventionnelle, un examen non invasif réalisé pendant le sommeil, qui permet d'enregistrer les ondes cérébrales dans différentes bandes de fréquences (delta, thêta, alpha, bêta et gamma). En particulier, une augmentation des ondes thêta, qui jouent un rôle essentiel dans le développement précoce des réseaux neuronaux, a été décrite entre la période de prématurité tardive (vers 34 semaines d'âge gestationnel) et environ un mois après l'âge équivalent au terme (AET). Cependant, ces analyses traditionnelles de l'EEG ne discriminent pas les activités oscillatoires des activités non oscillatoires, ce qui limite la compréhension des mécanismes sous-jacents. Les techniques récentes de paramétrisation spectrale permettent de remédier à cette limitation en décomposant le spectre de puissance en deux composantes physiologiquement distinctes : une composante apériodique, qui reflète l'activité neuronale de fond non oscillatoire, et des composantes périodiques, se manifestant sous la forme de pics, correspondant à des oscillations de fréquences spécifiques.
APPORT DE LA PARAMÉTRISATION SPECTRALE DE L'EEG
Dans cette étude, les auteurs ont utilisé la paramétrisation spectrale pour suivre l'évolution de l'activité apériodique et de la puissance des oscillations thêta chez 41 nouveau-nés grands prématurés (nés avant 32 semaines d'âge gestationnel) et chez 13 nouveau-nés nés à terme, ainsi que pour évaluer la variabilité interindividuelle au sein du groupe des prématurés. Un EEG haute-densité a été enregistré pendant le sommeil actif/sommeil paradoxal à l'AET, puis à 2 mois d'âge corrigé (2mAC), chez les deux groupes de nourrissons. Les chercheurs ont ainsi pu extraire des paramètres caractérisant l'activité apériodique ainsi que la puissance thêta, à l'échelle globale et au niveau de différentes régions cérébrales.
Entre l'AET et 2mAC, les paramètres de l'activité EEG apériodique et la puissance thêta augmentent, avec une évolution similaire chez les prématurés et les nouveau-nés à terme. L'activité apériodique est d'abord plus marquée dans les régions antérieures, alors que les régions postérieures montrent des changements plus intenses entre l'AET et 2mAC. Chez les prématurés, les variations de l'EEG à l'AET sont associées à certains facteurs cliniques (sexe, âge gestationnel et poids de naissance …) et à la microstructure cérébrale évaluée par IRM de diffusion. Une puissance thêta plus élevée est notamment corrélée à une maturation corticale plus avancée.
Ces travaux indiquent que la paramétrisation spectrale de l'EEG, combinée à une analyse spatiale, constitue une approche sensible pour caractériser la maturation cérébrale précoce et les vulnérabilités associées à la prématurité. Ces résultats sont cohérents avec une étude précédente de l'équipe basée sur une approche par micro-états EEG visant à révéler les caractéristiques de maturation de l'activité des réseaux cérébraux émergents chez les nourrissons prématurés (référence 2).
Contact institut Joliot : Jessica Dubois (jessica.dubois@inserm.fr / jessica.dubois@cea.fr) ; Parvaneh Adibpour (parvaneh.adibpour@inserm.fr / parvaneh.adibpour@cea.fr)
- La paramétrisation spectrale de l'EEG est une approche moderne de traitement du signal qui consiste à décomposer la densité spectrale de puissance d'un signal EEG en deux composantes physiologiquement distinctes : une partie apériodique (l'activité neuronale de fond) et une partie périodique (oscillations ou rythmes cérébraux). La composante apériodique est décrite par un offset, qui représente le niveau de puissance de base, et par un exposant, qui reflète la pente de la décroissance de puissance en fonction de la fréquence.
- L'étude des micro-états EEG chez les nouveau-nés prématurés est un domaine de recherche récent en pleine expansion en neurophysiologie néonatale. Les micro-états, qui correspondent à une configuration spatiale (topographie) du champ électrique à la surface du cuir chevelu restant stable pendant une courte période, reflètent de manière très précise la maturation fonctionnelle du cerveau en développement.