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Période 2019-2021 : Gilles Naeije

Role of epileptic activities in acute brain failure syndromes, work summary

Brain function relies on efficient coordinated neuronal network activity. Neurons cross talk and cerebral connectivity are fragile and occur within tight metabolic and biochemical ranges. Breakdown in brain network dynamics by stressors that hamper cerebral metabolism or neuron physiology leads to “acute brain failure” syndromes (ABF).  ABF, under stressful event, is more likely to happen in individuals with baseline low brain resilience due to aging or previous insults such as pre-existing neurodegenerative disorders, stroke or systemic comorbid conditions, similarly to acute exacerbation of chronic renal failure.  According to the context, ABF may manifest clinically as altered mental state (AMS), delirium or worsening of, already impaired, neurological function. Although such model sets a good framework for the understanding of ABF, it does not provide pathophysiological mechanisms and therefore often confines the therapeutic interventions to symptomatic treatment. In a series of works we hypothesised that non-convulsive epileptic activities (EA), triggered by such stressors, underlie ABF in a significant proportion of cases. We thus sought EA in cohorts of patients with sepsis in the intensive care unit treated by broad-spectrum antibics, in older individuals with delirium and in patients suffering from early neurological degradation after ischemic stroke. In those situations, EA were consistently found in over 40% of cases and non-convulsives seizures or status (NCSz-NCSE) in over 12% of the patients across the different studies and clinical situations. Such prevalence of EA and NCSz-NCSE in ABF far exceeds what is expected both in older individuals, where EA are found in around 2% of subjects or in ischemic stroke where EA and NCSz-NCSE are respectively described in 12% and 4% of cases. Thus, the association of epileptic activities and ABF in our studies is unlikely to be fortuitous. Importantly, as in other works from different groups, apart from electroencephalographic (EEG) recordings, no clinical nor ancillary investigations could distinguish between patients with or without epileptic activities, showing the paramount importance of systematic EEG recordings to highlight epileptic activities in acute brain failure syndromes. Furthermore, we found that the yield of EEG was maximized by 24 hours continuous EEG monitoring (cEEG) over 20 minutes spot EEG in ABF where cEEG more than doubled the detection rate of EA and NCSz-NCSE in older adults with delirium. The identification of patients with epileptic activities in ABF is essential. Indeed, those epileptic activities, in our studies, were associated to a worse prognosis and the treatment of NCSz-NCSE by anti-epileptic drugs (AEDs) was effective.

The results of these works confirmed the hypothesis that EA are associated to ABF. The role of epileptic activities in ABF onset and perpetuation remains to be clarify by further studies. Yet, the contribution of epileptic activities to acute cerebral dysfunction through inappropriate metabolic increases and brain network disruption is likely and could correspond to the common denominator explaining why various acute medical conditions, both neurologic and systemic, lead to similar patterns of ABF.  These results also pave the way for further studies that will assess the value of AEDs as neuroprotective agent in ABF.

 

 

Période 2015-2017: Estelle Rikir

"L'apport de l'imagerie de source électrique intercritique et critique dans l'évaluation pré-chirurgicale des épilepsies focales pharmaco-résistantes en vue d'améliorer la localisation de la zone épileptogène"

PRÉSENTATION DE Mme LE Dr E. RIKIR, M.D, PhD.

LAURÉATE DU PRIX ANONYME (2015-2017)

par J. BROTCHI, membre titulaire

Le jury composé des professeurs Danielle Balériaux, Eric Salmon et moi-même a examiné la candidature du Docteur Estelle Rikir pour son travail intitulé : « L’apport de l’imagerie de source éléctrique intercritique et critique dans l’évaluation pré-chirurgicale des épilepsies focales pharmaorésistantes en vue d’améliorer la localisation de la zone épileptogène ».

Le Dr. E. Rikir est diplômée de l’ULg, neurologue et actuellement Chef de Clinique au sein du service de Neurologie/Unité Epilepsie du CHU de Liège, Prof Pierre Maquet. Ses travaux de recherche ont fait l’objet de plusieurs publications dans des revues nationales et internationales.

Dans son travail, le Dr E. Rikir a effectué trois études prospectives, avec une méthodologie strictement uniforme, utilisant la localisation intra-cérébrale (SEEG) du réseau épileptogène comme validation des localisations des sources obtenues.

Le Dr. E. Rikir a, entre-autres, confirmé la valeur localisatrice de l’imagerie de source électrique intercritique au sein d’une large population de patients épileptiques pharmaco-résistants (85-89%),

Sur le plan des considérations générales, un travail visant à localiser la zone épileptogène chez les patients épileptiques graves, est d’intérêt majeur car ces patients peuvent alors bénéficier d’un traitement neurochirurgical qui dans la majorité des cas les libère totalement de leurs crises et leur permet de se réinsérer dans une vie familiale et professionnelle normale.

Par conséquent, le jury a estimé que le travail du Dr E. Rikir remplissait les conditions pour l’attribution du Prix Anonyme de l’Académie royale de Médecine de Belgique.

L’apport de l’imagerie de source électrique inter-ictale et ictale dans l’évaluation pré-chirurgicale des épilepsies focales pharmaco-résistantes en vue d’améliorer la localisation de la zone épileptogène

par  Mme le Dr Estelle RIKIR, M.D, PhD (ULg)

Face à une épilepsie focale réfractaire, la chirurgie reste le traitement offrant les meilleures chances de guérison, mais, elle ne peut s’envisager que si le réseau épileptogène a été correctement localisé et délimité: ce qui implique, encore fréquemment, le recours à des explorations électrophysiologiques invasives.  L’EEG de haute résolution couplé aux techniques de localisation de sources contribue à l’identification du réseau épileptogène, et ce, de façon non invasive tout en combinant données électrophysiologiques et anatomiques individuelles. Dans une perspective de pratique clinique, nous avons voulu déterminer de façon prospective (i) quel pouvait être la valeur ajoutée de cette technique par rapport à l’évaluation pré-chirurgicale traditionnellement réalisée, (ii) quels patients constituent les meilleurs candidats et (iii) à quel signal (inter-ictal ou ictal) appliquer prioritairement les techniques de localisation de sources.

Nous avons mené trois études prospectives dont la méthodologie était strictement identique. Pour chaque patient, les localisations de sources ont été obtenues à partir d’enregistrement vidéoEEG de 64 électrodes ainsi que d’un modèle de tête réaliste et individuel. Des modèles de sources dipolaires et distribuées ont été utilisés.  Les localisations de sources obtenues ont été interprétées avant la réalisation de la stéréoélectroencéphalographie, et, donc, avant l’évaluation intra-cérébrale du réseau épileptogène qui constituait notre méthode de référence. La concordance anatomique entre localisation de source retenue et localisation intra-cérébrale (SEEG) du réseau épileptogène était établie à un niveau de précision sous-lobaire.

Un premier travail, ayant porté sur 28 patients dont l’épilepsie était en rapport avec une malformation du développement cortical, a confirmé la valeur localisatrice de l’imagerie de source électrique (ISE) inter-ictale dans cette population puisque  la zone épileptogène était identifiée dans 89% des cas. Ce travail a ensuite montré que l’ISE présentait une valeur ajoutée par rapport à l’évaluation pré-chirurgicale classique dans moins de 50% des cas, mais, que cette valeur ajoutée était particulièrement élevée chez les patients dont l’IRM structurelle était négative (73% vs 23% pour les IRM positives) et plus élevée chez les patients avec épilepsie extra-temporale (50% vs 33% pour les épilepsies temporales) alors même que l’absence de lésion IRM et une épilepsie extra-temporale constituent habituellement des facteurs de mauvais pronostic post-chirurgie. Une seconde étude ayant porté sur 74 patients épileptiques réfractaires engagés dans une évaluation pré-chirurgicale a montré que l’ISE inter-ictale était statistiquement plus précise chez les patients avec une épilepsie frontale (46% : p= 0.05), en l’absence de lésion IRM  (36% : p= 0.01) et en présence d’une malformation du développement cortical (27% : p=0.03). Enfin, un troisième travail ayant porté sur 54 patients a montré que (i) l’ISE ictale contribue à localiser le réseau épileptogène dans 75% des cas,  (ii) sa spécificité est plus élevée lorsque les localisations portent sur une pointe ou une décharge rythmique « rapide » (59%, 50%: p=0.38), et, (iii) sa spécificité est statistiquement plus élevée en présence d’une malformation du développement cortical (60%: p=0.04). La comparaison des résultats obtenus en imagerie de source inter-ictale et ictale démontre une meilleure spécificité de l’ISE ictale en présence d’une malformation du développement cortical (60% vs 43%; p=0.18) et d’une lésion IRM  (49% vs 30%; p=0.07). La valeur ajoutée de l’ISE ictale par rapport à l’ISE inter-ictale a été évaluée à 25 % seulement, mais, parmi ces patients, une majorité (71%) présentait une malformation du développement cortical et /ou une lésion structurelle à l’IRM.

L’ensemble de ces résultats montre donc que l’ISE apporte des informations utiles sur la localisation du réseau épileptogène: informations qui peuvent éventuellement guider le choix des cibles intracérébrales à explorer lors des EEG invasifs et ainsi améliorer l’échantillonnage spatial des régions corticales supposées épileptogènes. Dans une perspective de pratique clinique, l’ensemble de ces résultats suggère que (i)  la réalisation d’une ISE inter-ictale devrait prioritairement être proposée aux patients avec épilepsie frontale, IRM négative et malformation du développement cortical, (ii) en présence d’une malformation du développement cortical, cette technique présente une valeur ajoutée par rapport à l’évaluation pré-chirurgicale classique en cas d’ épilepsie extra-temporale et surtout en l’absence de lésion IRM, et enfin, (iii) la réalisation d’une ISE ictale pourrait s’envisager d’abord chez les patients avec malformation du développement cortical, et, ensuite, chez ceux dont les crises débutent par une pointe ou une décharge rythmique « rapide ».

Période 2012-2014 : Xavier De Tiège

"Functional neuroimaging investigations in idiopathic focal epilepsies of childhood with cognitive and behavioural impairment"

PRÉSENTATION DE M. LE Dr X. DE TIÈGE

par Mme D. BALÉRIAUX, membre titulaire

 

Monsieur le Président,

Monsieur le Secrétaire perpétuel,

Chers Collègues,

Chers amis,

Le Prix dit « Anonyme » remonte à 1877 lorsqu’un généreux donateur, désireux de rester anonyme, mis à la disposition de la Compagnie un Prix en précisant que ce Prix décerné par un jury constitué par l’Académie avait pour but de couronner des recherches tous les trois ans ayant pour but d’élucider la pathogénie et la thérapeutique des maladies nerveuses et surtout de l’épilepsie. Ce prix fut d’ailleurs mentionné dans les annales de l’académie comme étant le « prix épilepsie ».

A partir de septembre 2015, les travaux présentés ne doivent plus être inédits. Ce prix triennal est d’ un montant de 3.500 euros.

Le jury du Prix que j’ai eu le privilège de présider était composé des Prs Eric Salmon et André Goffinet. Trois candidats ont soumis des travaux de recherche. Vu l’excellence du travail soumis et le fait que ses recherches concernent plus spécifiquement l’épilepsie, le Prix a été attribué à l’unanimité au Dr Xavier De Tiège.

Le Dr Xavier Detiège a 41 ans et est gradué docteur en médecine á l’ULB  en 2001.

Son  mémoire de fin d’études en medicine concerne déjà  un modèle d’épilepsie limbique induite par l’acide kaïnique chez le rat. Il se spécialise en neurologie a l’ULB de 2001 a 2006. De octobre 2005 à septembre 2006 il est « Clinical & Research Fellow » dans l’Unité d’épileptologie (Professeur J. Helen Cross) au Great Ormond Street Hospital for Children and Institute of Child Health à Londres.

Il obtient la spécialisation en Neurologie en 2006.

C’est en 2009 que X. Detiège obtient le titre de Docteur en Sciences Médicales à l’Université libre de Bruxelles en defendant une  thèse intitulée : « Epileptic syndromes with continuous spike-waves during slow sleep : new insights into pathophysiology from functional cerebral imaging ».

Il bénéficie de nombreuses bourses: bourses de de séjour scientifique, Fonds National de la Recherche Scientifique, Bourse de Recherche Biomédicale « Belgacom » 2006-2007 et 2007-2008, Fonds Erasme pour la Recherche Médicale Il dirige actuellement  l’Unité de Magnétoencéphalographie, au Laboratoire de Cartographie fonctionnelle du Cerveau a l’ULB-Hôpital Erasme, et est spécialiste postdoctorant (1/2 ETP) auprès du Fonds National de la Recherche Scientifique.

Le travail proposé au prix anonyme  consiste principalement en une revue des travaux de recherche qui ont été publiés dans des revues internationales. Pour reprendre les conclusions de l’ensemble de ses travaux, ceux-ci “ont permis de mieux comprendre la physiopathologie d’une forme d’encéphalopathie épileptique de l’enfant et, de manière plus générale, de préciser les mécanismes physiopathologiques à l’origine des troubles cognitifs et comportementaux fréquemment associés à l’épilepsie”.

Le jury félicite le lauréat que j’invite à présenter le travail couronné. 

FUNCTIONAL NEUROIMAGING INVESTIGATIONS IN IDIOPATHIC FOCAL EPILEPSIES OF CHILDHOOD WITH COGNITIVE AND BEHAVIOURAL REGRESSION

par M. le Dr Xavier DE TIÈGE (ULB)

The spectrum of idiopathic epileptic encephalopathies (EE) with continuous spike-and-wave during sleep (CSWS) encompasses different paediatric epileptic conditions that share common clinical features (for reviews, see (1-3)): (i) they are supposed to be genetically determined, (ii) they are age-related, (iii) they are associated with various degrees and types of acquired cognitive or behavioural impairments, (iv) various seizure types can be observed, although some patients do not experience any seizure, and (v) non-REM sleep induces a substantial increase in the frequency, the amplitude and the diffusion of the spike-wave discharges that can lead to the CSWS EEG pattern (i.e., high amplitude and diffused spike-wave discharges occurring during at least 85% of non-REM sleep; for a review, see (2)).

In this work, we have used functional neuroimaging techniques to address the pathophysiological link between CSWS activity and the acquired cognitive and behavioural regression typically observed in these epileptic conditions. Studies have demonstrated that CSWS activity is actually associated with major changes in brain function during sleep that persist during the awake state. These findings might partly explain the paradox associated with CSWS (“the Penelope syndrome” (1)), i.e., epileptic discharges mainly occur during the night and the principal clinical manifestations occur during the day. The combination of electroencephalography (EEG) with functional magnetic resonance imaging (EEG-fMRI) indeed demonstrated that CSWS activity during sleep is associated with transient and focal increase in neural activity (as studied by neurovascular coupling) at the source of CSWS and decrease in activity within the default mode network.(4, 5) Moreover, positron emission tomography (PET) using [18F]-fluorodeoxyglucose (FDG-PET) studies disclosed that those regional changes in brain function associated with CSWS activity persist at the awake state (for a review, see (6)).

One pathophysiological model proposed to explain these findings is based on the “surrounding and remote inhibition theory” (for a review, see (7)), which suggests the existence of epilepsy-induced inhibition of neurons that surround or are remote from the hypermetabolic epileptic focus but connected with it via cortico-cortical or polysynaptic pathways. This model was initially elaborated to account for the anatomical relationship found between localizations of CSWS focus on EEG on the one hand and sites of neural activity changes on FDG-PET and EEG-fMRI on the other hand.(8) The evidence of altered effective connectivity between hyper- and hypometabolic areas disclosed by FDG-PET further suggested that the level of metabolic activity in hypometabolic areas was indeed related to the epilepsy-induced metabolic changes in the hypermetabolic ones (9, 10). Finally, the complete or almost complete parallel regression of hypermetabolic and hypometabolic abnormalities observed with FDG-PET at recovery from CSWS was considered as an additional clue for a causal relationship between these opposite metabolic changes in remote brain regions and for the major pathophysiological role of CSWS activity on the regional metabolic abnormalities observed at the awake state (10). On a clinical point of view, these metabolic data suggested that the sustained perturbation of neurophysiological processes through the sleep-wake cycle might account for the cognitive and behavioural regressions observed at the acute phase of CSWS. These data also prompted us to attribute the neurological regression, not only to neuronal impairment at the epileptic focus site, but also to epilepsy-induced neurophysiological changes in distant connected brain areas (9, 10).

At a more general level, these data also bring better understanding on the pathophysiological mechanisms accounting for the epileptic encephalopathy commonly observed in epilepsy (i.e., the epileptic activity itself contributes to cognitive and behavioural impairments above and beyond what might be expected from the underlying pathology alone).(11)

References :

1. TASSINARI CA., CANTALUPO G., RIOS-POHL L., GIUSTINA ED, RUBBOLI G., Encephalopathy with status epilepticus during slow sleep: "the Penelope syndrome". Epilepsia; 50 Suppl 7:4-8, 2009.

2. TASSINARI CA, RUBBOLI G., VOLPI L., MELETTI S., D'ORSI G., FRANCA M., et al., Encephalopathy with electrical status epilepticus during slow sleep or ESES syndrome including the acquired aphasia. Clin. Neurophysiol.; 111 Suppl. 2:S94-S102, 2000.

3. VAN BOGAERT P., Epileptic encephalopathy with continuous spike-waves during slow-wave sleep including Landau-Kleffner syndrome. Handb. Clin. Neurol.; 11: 635-40, 2013.

4.  DE TIÈGE X., HARRISON S., LAUFS H., BOYD SG, CLARK CA, ALLEN P., et al.,  Impact of interictal epileptic activity on normal brain function in epileptic encephalopathy: an electroencephalography-functional magnetic resonance imaging study. Epilepsy Behav.; 11(3):460-5, 2007.

5.  SINIATCHKIN M., GROENING K., MOEHRING J., MOELLER F., BOOR R., BRODBECK V., et al., Neuronal networks in children with continuous spikes and waves during slow sleep. Brain; 133(9):2798-813, 2010.

6.   DE TIÈGE X., GOLDMAN S., VAN BOGAERT P., Insights into the pathophysiology of psychomotor regression in CSWS  syndromes from FDG-PET and EEG-fMRI. Epilepsia.; 50 Suppl. 7:47-50, 2009.

7.   WITTE OW, BRUEHL C., Distant functional and metabolic disturbances in focal epilepsy. Adv Neurol.; 81:383-8, 1999.

8.   DE TIÈGE X., TROTTA N., OP DE BEECK M., BOURGUIGNON M., MARTY B., WENS V., et al.,  Neurophysiological activity underlying altered brain metabolism in epileptic encephalopathies with CSWS. Epilepsy Res.;105(3):316-25, 2013. 

9.   DE TIÈGE X., GOLDMAN S., LAUREYS S., VERHEULPEN D., CHIRON C., WETZBURGER C., et al., Regional cerebral glucose metabolism in epilepsies with continuous spikes and waves during sleep. Neurology;  63(5):853-7, 2004.

10.  DE TIÈGE X., LIGOT N., GOLDMAN S., POZNANSKI N., DE SAINT MARTIN A., VAN BOGAERT P.,  Metabolic evidence for remote inhibition in epilepsies with continuous spike-waves during sleep. Neuroimage; 40(2):802-10, 2008.

11.  BERG AT, BERKOVIC SF, BRODIE MJ, BUCHHALTER J., CROSS JH, VAN EMDE BOAS W., et al., Revised terminology and concepts for organization of seizures and epilepsies: report of the ILAE Commission on Classification and Terminology, 2005-2009. Epilepsia; 51(4):676-85, 2010.

Période 1991-1993 : G. van Rijckevorsel

pour son travail portant sur le traitement de l'épilepsie et plus particulièrement centré sur le problème controversé de l'utilisation des immunoglobines dans le traitement de certaines épilepsies

Période 1982-1984 : Jean Schoenen

"Organisation neuronale de la moelle épinière de l'homme"

Période 1973-1975 : Emile Godaux

"Contribution à l'organisation fonctionnelle du mouvement volontaire chez l'Homme"

Période 1970-1972 : Samuel Borenstein

"Nouveaux signes électrophysiologiques de la réinnervation collatérale. Application au diagnostic électromyographique des atrophies neurogènes partielles de l'Homme"

Période 1900-1902 : E. Lambotte

E. Lambotte

Période 1892-1894 : Arthur Claus et Omer Van der Stricht, Georges Marinesco et Paul Sérieux

Période 1886-1888 : Jules Christian et H.-A. Hare