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Signification clinique

Les formes d’ondes EEG peuvent être caractérisées en fonction de leur localisation, de leur amplitude, de leur fréquence, de leur morphologie, de leur continuité (rythmique, intermittente ou continue), de leur synchronie, de leur symétrie et de leur réactivité. Cependant, la méthode la plus fréquemment utilisée pour classer les formes d’onde EEG est celle de la fréquence, à tel point que les ondes EEG sont nommées en fonction de leur gamme de fréquence à l’aide de chiffres grecs. Les formes d’onde les plus couramment étudiées sont les suivantes : delta (0,5 à 4 Hz), thêta (4 à 7 Hz), alpha (8 à 12 Hz), sigma (12 à 16 Hz) et bêta (13 à 30 Hz). En outre, il existe d’autres formes d’onde telles que les oscillations infra lentes (ISO) (moins de 0,5Hz) et les oscillations haute fréquence (HFO) (plus de 30Hz) qui se situent en dehors de la bande passante conventionnelle de l’EEG clinique mais qui ont récemment trouvé une importance clinique avec l’avènement du traitement numérique du signal.

Fréquence:

La largeur de bande conventionnelle de l’EEG clinique se concentre sur l’analyse des formes d’onde allant de 0,5Hz à 70Hz. Cette analyse se fait par l’utilisation d’un filtrage passe-bande des enregistrements EEG. Cependant, une largeur de bande EEG plus large a été examinée par des neurophysiologistes et des chercheurs cliniques et s’est avérée cliniquement significative dans certaines conditions. L’élimination des bandes inférieures (infralentes) ou supérieures (ultrarapides) du spectre de fréquences de l’EEG dans l’EEG de routine entraîne la perte de plusieurs caractéristiques significatives importantes de l’activité cérébrale sur le plan physiologique et pathologique. Un EEG à bande passante complète (FbEEG) examine l’ensemble des formes d’onde pertinentes sur le plan physiologique et clinique, sans aucun compromis qui favoriserait une bande de fréquence au détriment d’une autre. Cependant, l’enregistrement de données EEG à des fréquences extrêmement élevées n’est pas effectué de manière routinière dans la pratique clinique car il nécessite un équipement spécial capable d’acquérir des données à des fréquences d’échantillonnage plus élevées, ce qui augmente l’espace nécessaire pour stocker ces informations. Sur la base de l’enregistrement FbEEG, les formes d’onde EEG peuvent être caractérisées par différents types :-

1. Oscillations infra-lentes (ISO) (moins de 0,5Hz) : Les ISO sont la fréquence dominante chez les nouveau-nés prématurés est aussi faible que 0,01 à 0,1 Hz et sont appelées transitoires d’activité spontanée (SAT). Les SAT représentent l’activité spontanée endogène qui joue un rôle crucial dans le modelage de la connectivité neuronale à un stade précoce et immature où l’entrée sensorielle n’a que peu ou pas de rôle du tout. En outre, les ISO à une large gamme de fréquences (0,02 à 0,2 Hz) sont également présents pendant le sommeil non-REM, phase synchronisée avec les activités EEG de plus haute fréquence.

La plupart des recherches sur l’EEG basse fréquence se sont concentrées sur divers types de tâches et d’états cognitifs tels que la stimulation contingente (variation négative contingente, CNV) ; les mouvements moteurs (potentiel de Bereitschafts) et le paradigme d’orientation. La durée de ces potentiels lents enregistrés sur le cuir chevelu peut atteindre plusieurs secondes, et leur amplitude est souvent de l’ordre de quelques microvolts seulement, ce qui nécessite une FbEEG ainsi que des électrodes et des contacts électriques cutanés ayant de véritables propriétés de courant continu pour leur enregistrement précis.

Enfin, la surveillance EEG invasive/non invasive dans des modèles animaux et chez l’homme a établi que les crises sont associées à des réponses EEG très lentes ainsi qu’à des fluctuations variables de basse fréquence au niveau du foyer de la crise. Très récemment, des enregistrements DC ictaux non invasifs ont démontré que les crises d’apparition focale sont corrélées à des décalages DC longs et d’amplitude relativement élevée.

2. Delta (0,5 à 4Hz) : Le rythme delta est physiologiquement observé dans le sommeil profond et est proéminent dans les régions frontocentrales de la tête. Le rythme delta pathologique se présente à l’état de veille en cas d’encéphalopathie généralisée et de dysfonctionnement cérébral focal. L’activité delta rythmique intermittente frontale (FIRDA) se manifeste chez les adultes, tandis que l’activité delta rythmique intermittente occipitale (OIRDA) se manifeste chez les enfants. L’activité delta rythmique intermittente temporale (TIRDA) est fréquemment observée chez les personnes qui souffrent d’épilepsie du lobe temporal.

3. Thêta (4 à 7Hz) : C’est le rythme qui est amené par la somnolence ainsi que les premiers stades du sommeil tels que N1 et N2. Il est le plus important dans les régions frontales et centrales de la tête et migre lentement vers l’arrière en remplaçant le rythme alpha en raison de la somnolence précoce. Les états émotionnels exacerbés peuvent également renforcer le rythme thêta frontal chez les enfants et les jeunes adultes. Une activité thêta focale pendant les états d’éveil est suggestive d’un dysfonctionnement cérébral focal.

4. Alpha (8 à 12Hz) : Le rythme alpha dominant postérieur est présent de façon caractéristique dans les enregistrements EEG normaux à l’état d’éveil dans la région occipitale de la tête. Il constitue la caractéristique déterminante du rythme de fond normal de l’enregistrement EEG de l’adulte. Le rythme postérieur atteint la gamme alpha de 8Hz à l’âge de 3 ans et ne décline pas même jusqu’à la neuvième décennie de la vie chez les individus sains. Des variantes rapides du rythme alpha de fond sont observées dans la population normale. Le ralentissement du rythme alpha de fond est considéré comme un signe de dysfonctionnement cérébral généralisé. L’amplitude du rythme alpha varie selon les individus ainsi qu’à différents moments chez un même individu. La réactivité du rythme alpha est caractéristique et aide à le reconnaître. Il est mieux observé les yeux fermés et pendant la relaxation mentale et est caractéristiquement atténué par l’ouverture des yeux et l’effort mental. Dans l’encéphalopathie diffuse, les patients peuvent présenter une activité alpha généralisée qui ne réagit pas aux stimuli internes ou externes et porte le nom de « coma alpha ».

Le rythme Mu est un autre type de rythme alpha qui se présente dans les régions centrales de la tête, et ils ont une morphologie en forme d’arc. Ce rythme disparaît de façon caractéristique avec l’activité motrice des membres controlatéraux ou la pensée d’initier une activité motrice. En revanche, il reste relativement inchangé lors de l’ouverture des yeux. Ils sont fréquemment observés chez les jeunes adultes et ne sont pas aussi fréquents chez les enfants et les personnes âgées. Les facteurs atténuants sont la fatigue, la stimulation somatosensorielle et le calcul mental. Elles sont assez asymétriques et asynchrones des deux côtés.

5. Les ondes sigma : Cette activité est observée physiologiquement dans le sommeil N2 et est appelée fuseaux de sommeil ou ondes sigma. Elles peuvent être lentes (12 à 14Hz) ou rapides (14 à 16Hz) et sont observées surtout dans les régions fronto-centrales de la tête. Le rythme fuseau pathologique peut être observé dans l’encéphalopathie généralisée et est connu sous le nom de « coma fuseau ».

6. Bêta (13 à 30Hz) : Le rythme bêta est le rythme le plus fréquemment observé chez les adultes et les enfants normaux. Il est plus important dans les régions frontales et centrales de la tête et s’atténue en allant vers l’arrière. L’amplitude de l’activité bêta est généralement de 10 à 20 microvolts, et dépasse rarement 30 microvolts. Son amplitude augmente souvent pendant la somnolence, le sommeil N1 et diminue ensuite dans le sommeil N2 & N3. La plupart des médicaments sédatifs tels que les barbituriques, l’hydrate de chloral et les benzodiazépines augmentent l’amplitude et la quantité de l’activité bêta chez les individus. Une atténuation focale, régionale ou hémisphérique du bêta peut se produire en cas de lésion corticale, de malformations, de collections de liquide sous-dural, épidural ou sous-galéal.

7. Oscillations de haute fréquence (HFO) (supérieures à 30Hz) : Celles-ci se classent en outre en gamma (30 à 80Hz) ; ondulations (80 à 200Hz) &ondulations rapides (200 t o500Hz). Le rythme gamma a été attribué à une perception sensorielle intégrant différentes zones. Des recherches approfondies ont été menées dans le monde entier sur les HFO, notamment en relation avec l’épilepsie. Les foyers épileptiques sont connus pour générer des épisodes d’activité à très haute fréquence. Des enregistrements intracrâniens en profondeur de l’hippocampe épileptique (modèles animal et humain) ont rapporté des salves de fréquences ultrarapides (ondulations rapides), qui sont probablement en corrélation avec l’épileptogénicité locale du tissu cérébral. D’autre part, les enregistrements sous-duraux effectués lors de l’évaluation pré-chirurgicale de l’épilepsie ont démontré que les salves d’activité à une gamme de fréquences relativement plus basses (60 à 100 Hz) peuvent également indiquer la localisation d’un foyer épileptique. Il existe des preuves que les HFO interictales sont des biomarqueurs possibles du tissu cérébral épileptogène humain.

L’activité EEG ultrarapide est corrélée aux états cognitifs et aux potentiels liés aux événements. L’importance des rythmes gamma dans une grande variété de fonctions cognitives a été bien établie. Les potentiels évoqués du tronc cérébral (PECC) constituent une catégorie de signaux EEG ultrarapides bien établie et mesurée en routine. Il existe des rapports sur les HFO (supérieurs à 200 Hz) liés à la stimulation somatosensorielle ou aux mouvements moteurs et leur sensibilité aux états de vigilance, aux interférences motrices ou aux manipulations pharmacologiques, comme les anesthésiques ou les sédatifs, offrent de nouvelles options pour la surveillance et le diagnostic du cerveau. Ils peuvent aider à la détection précoce de la démyélinisation et d’autres troubles de l’intégrité corticale.

Morphologie:

Les transitoires EEG sont des formes d’onde isolées ou des complexes qui se distinguent de l’activité de fond. Plusieurs transitoires EEG présents chez les individus normaux qui sont bénins et doivent être différenciés des transitoires pathologiques. L’identification de ces formes d’onde comme non épileptiques nécessite une formation et une expérience. Une mauvaise interprétation des transitoires non épileptiformes conduira à un surdiagnostic de l’épilepsie, à des traitements prolongés inutiles avec des médicaments antiépileptiques et à d’autres conséquences médico-légales.

Identification des transitoires non épileptiformes

Les transitoires non épileptiformes sont des formes d’onde qui ont un aspect épileptiforme mais n’ont aucun rapport avec les crises épileptiques. Elles peuvent avoir des contours nets et se présenter sous forme de salves arythmiques isolées. Les chercheurs ont observé que la plupart des transitoires non épileptiques courants se produisent pendant la somnolence et le sommeil léger. Nous allons décrire certains de ces transitoires non épileptiformes couramment observés.

1. Les ondes lambda : Les ondes lambda sont des transitoires aigus positifs survenant dans la région occipitale de la tête à l’état d’éveil et se manifestent surtout pendant l’exploration visuelle et disparaissent généralement à la fermeture des yeux.

2. Transitoires aigus positifs occipitaux du sommeil (POSTS) : Les POSTS sont des transitoires aigus positifs ressemblant à des ondes lambda et sont présents chez environ 50 à 80% des individus sains pendant le sommeil NREM. Ils sont le plus souvent observés chez les adolescents et les jeunes adultes et sont plus élevés pendant la phase initiale de la somnolence par opposition aux stades plus profonds du sommeil NREM.

3. Pointes et ondes de 6 Hz (pointes et ondes fantômes) : Il s’agit de pointes de faible amplitude, peu discernables, qui se produisent dans un complexe répétitif de pointes et d’ondes lentes. Ils sont typiquement de 5 à 6 Hz avec des amplitudes inférieures à 40 microvolts et une durée du pic inférieure à 30 millisecondes. Ils peuvent avoir une prédominance frontale ou occipitale et se voient couramment chez les adolescents et les jeunes adultes.

4. 14 & Pointes positives 6Hz (Ctenoïdes) : Ce sont des répétitions régulières unilatérales, bi-synchrones ou asynchrones, avec une morphologie arciforme qui sont centrées dans la région temporale postérieure et se produisent avec une large distribution. Ils sont fréquemment observés pendant la somnolence et le sommeil léger.

5. Transitoires aigus du vertex (VST) : Les VST apparaissent comme des ondes mono ou diphasiques et souvent triphasiques et une onde aiguë négative de surface avec inversion de phase au sommet ou près du sommet et se produisent dans la somnolence et le sommeil NREM. Leur durée est généralement de 100 millisecondes.

6. Complexe K : Il s’agit d’ondes polyphasiques dont la durée est supérieure à 0,5 seconde, dont le contour est moins net et qui sont souvent suivies de fuseaux de sommeil.

7. Transitoires épileptiformes bénins du sommeil (BETS) ou petits pics aigus (SSS) ou pic de sommeil sporadique bénin (BSSS) : Il s’agit de transitoires monophasiques ou diphasiques de faible amplitude, aux contours nets, survenant le plus souvent dans le sommeil N1 et N2. Ils sont le plus souvent observés chez les adultes âgés de 30 à 60 ans. Ses amplitudes sont inférieures à 90 microvolts et sa durée est supérieure à 90 millisecondes. On le voit apparaître le plus souvent dans la région médio-temporale avec un large champ s’étendant dans la région frontale adjacente.

8. Ondes Wicket (rythme Wicket) : Ce sont des transitoires EEG couramment observés qui sont monophasiques, aux contours nets avec une phase ascendante et descendante symétrique. Ils sont généralement issus d’une activité de fond en cours et ne perturbent pas le fond. Il est présent dans l’éveil détendu et facilité par la somnolence et le plus souvent présent dans le milieu de l’âge adulte ou les adultes âgés

9. Thêta rythmique mi-temporal de la somnolence (RMTD) : Anciennement connu sous le nom de variante psychomotrice : Les RMTD sont des trains d’activité thêta qui sont observés pendant la transition veille-sommeil et sont centrés autour de la région médio-temporale et peuvent s’étendre aux régions temporales antérieures et postérieures ainsi qu’aux régions pariétales postérieures. Ils ont un motif monomorphe avec un contour net ou cranté très caractéristique.

10. Décharges électroencéphalographiques rythmiques subcliniques de l’adulte (SREDA) : Il s’agit d’un rythme EEG dont la signification clinique n’est pas claire mais qui est fréquemment diagnostiqué comme un rythme épileptiforme. L’apparition de ce rythme peut être soudaine ou généralisée et peut évoluer d’un rythme delta plus lent à un rythme thêta plus rapide. Il est généralement observé pendant l’éveil ou le sommeil léger et peut parfois être activé par l’hyperventilation. Ils peuvent être étendus mais sont généralement maximaux dans les régions pariétales et temporales postérieures et sont presque toujours bilatéralement synchrones et symétriques. Ils peuvent durer de 10 secondes à 5 minutes, avec une moyenne de 40 à 80 secondes et une résolution soit abrupte soit progressive.