La stimulation magnétique transcrânienne (ou TMS, abréviation de l') est une technique médicale utilisée dans le diagnostic et dans le traitement de certaines affections psychiatriques et neurologiques (il s'agit alors en général de rTMS ). C'est également un instrument de recherche en neurosciences.
Historique vignette|Dr Anthony Barker La stimulation magnétique du cortex cérébral fut décrite pour la première fois par Arsène d'Arsonval en 1896Jacques Arsène d'Arsonval « Dispositifs pour la mesure des courants alternatifs de toutes fréquences » C R Soc Biol (Paris) 1896; 2:450-451.. En 1914, Magnuson et Stevens font apparaître des phosphènes chez un sujet dont la tête est entièrement entourée d'une bobine dans laquelle se décharge un condensateurMagnuson CE, Stevens HC. Visual sensations created by a magnetic field. Philosoph Mag 1914 ; 28 : 188–207. Mais il faut attendre les années 1980 pour voir apparaître un appareillage permettant une utilisation clinique. La première étude réussie de TMS est réalisée en 1985 par Anthony Barker et ses collaborateurs. à Sheffield, en Angleterre. Sa première application fut la démonstration de la conduction des potentiels d'action du cortex moteur à la moelle épinière. Cela avait été réalisé quelques années auparavant par stimulation transcrânienne électrique, une technique d'usage limité par son caractère très pénible. En stimulant différents points du cortex cérébral et en recueillant les réponses musculaires, il fut possible de dresser des cartes des aires motrices du cerveau.
Mécanisme d'action La stimulation magnétique transcrânienne consiste à appliquer une impulsion magnétique sur le cortex cérébral à travers le crâne de façon indolore au moyen d'une bobine. Conformément à la loi de Lenz-Faraday, la variation rapide du flux magnétique induit un champ électrique qui modifie l'activité des neurones situés dans le champ magnétique. À partir d’un certain seuil d’intensité, la modification rapide du champ magnétique induit localement une dépolarisation neuronale (potentiel d’action), laquelle se propage le long des axones, puis de proche en proche par l’intermédiaire des synapses, en s’atténuant avec la distance.
En fonction du nombre des impulsions (impulsion unique, impulsions appariés, impulsions répétitives) et de leur(s) localisation(s), la stimulation magnétique transcrânienne permet de mesurer différents aspects de la neuroplasticité du cerveau, par exemple à la suite d'un exercice physique, comme l'excitabilité corticospinale (voies neuronales allant du cortex et passant par la moelle épinière) ou l'excitabilité intracorticale (au sein d'une aire corticale).
La stimulation magnétique transcrânienne dite « répétitive » (TMS) consiste à émettre une série d'impulsions pendant un intervalle de temps donné de façon à modifier durablement l'activité de la région visée. Différents paramètres jouent alors sur le résultat obtenu : l'intensité de la stimulation, la région cérébrale à stimuler, la fréquence des trains d'impulsions délivrés, le nombre de trains de stimulation et leur durée... Ainsi une stimulation rTMS du cortex moteur primaire, à une fréquence inférieure à , a un effet inhibiteur sur les neurones visés, alors que la même stimulation à une fréquence supérieure à a un effet excitateur Fitzgerald PB, Fountain S et Daskalakis ZJ. « A comprehensive review of the effects of rTMS on motor cortical excitability and inhibition » Clin Neurophysiol. 2006, 117, 2584-2596..
TMS dans le diagnostic neurologique Une utilisation courante de la stimulation magnétique transcrânienne est l'enregistrement des potentiels évoqués moteurs (PEM), c’est-à-dire de l'activité électrique musculaire survenant après que des potentiels d'action générés dans le cortex cérébral moteur par une impulsion magnétique se sont propagés jusqu'au muscle à travers les voies nerveuses motrices centrales et périphériques. Ceci renseigne notamment sur l'état fonctionnel de la voie corticospinale, selon un principe analogue à celui de la stimulo-détection dans l'étude électrophysiologique du système nerveux périphérique (voir l'article Électromyogramme). Cette technique permet d'évaluer les lésions causées par un AVC, une sclérose en plaques, une sclérose latérale amyotrophique ou d'autres maladies du motoneurone, des atteintes des nerfs crâniens et de la moelle épinière..
TMS à but thérapeutique La rTMS peut être indiquée à des fins thérapeutiquesLefaucheur J-P, André-Obadia N, Poulet E, Devanne H, Haffen E, Londero A, Cretin B, Leroi A-M, Radtchenko A, Saba G, Thai-Van, H, Litré C-F, Vercueil L, Bouhassira D, Ayache S-S, Farhat W-H, Zouari H-G, Mylius V, Nicolier M et Garcia-Larrea L. « [French guidelines on the use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS): safety and therapeutic indications] » Neurophysiol Clin. 2011, 41, 221-295. pour traiter des pathologies neurologiques (fibromyalgies Passard A, Attal N, Benadhira R, Brasseur L, Saba G, Sichere P, Perrot S, Januel D & Bouhassira D. « Effects of unilateral repetitive transcranial magnetic stimulation of the motor cortex on chronic widespread pain in fibromyalgia » Brain 2007, 130, 2661-2670. ., douleurs neuropathiques, acouphènes) ou psychiatriques (dépression John P. O’reardon, H. Brent Solvason, Philip G. Janicak, Shirlene Sampson, Keith E.Isenberg, Ziad Nahas, William M.McDonald, David Avery, Paul B. Fitzgerald, Colleen Loo, Mark A. Demitrack, Mark S. George, Harold A. Sackeim « Efficacy and safety of transcranial magnetic stimulation in the acute treatment of major depression: A multisite randomized controlled trial » Biol psychiatry 2007;62:1208-1216. . Janicak PG, Nahas Z, Lisanby SH, Solvason HB, Sampson SM, McDonald WM, Marangell LB, Rosenquist P, McCall WV, Kimball J, O'Reardon JP, Loo C, Husain MH, Krystal A, Gilmer W, Dowd SM, Demitrack MA & Schatzberg AF. « Durability of clinical benefit with transcranial magnetic stimulation (TMS) in the treatment of pharmacoresistant major depression: assessment of relapse during a 6-month, multisite, open-label study » Brain Stimul. 2010, 3, 187-199. . Rosa MA « Comparison of repetitive transcranial magnetic stimulation and electroconvulsive therapy in unipolar non-psychotic refractory depression : a randomized, single-blind study » The international journal of neuropsychopharmacology 2006 ., schizophrénie, hallucinations auditives pharmaco-résistantes Montagne-Larmurier A. « Two-day treatment of auditory hallucinations by high frequency rTMS guided by cerebral imaging: A 6 month follow-up pilot study » Schizophr Res. 2009;113(1):77-83. .) et aussi dans les troubles obsessionnels compulsifs résistant à la fois aux traitements psychothérapeutiques et médicamenteuxCarmi L Efficacy and Safety of Deep Transcranial Magnetic Stimulation for Obsessive-Compulsive Disorder: A Prospective Multicenter Randomized Double-Blind Placebo-Controlled Trial, AJP in Advance () (ces TOC sont appelés ROC : Réfractaire - ou Résistant - Obsessionnel-Compulsif).
Un traitement type par rTMS consiste en plusieurs séances de stimulation, qui peuvent s'étaler sur plusieurs semaines, suivant le protocole choisi par le médecin. Une séance dure de 10 à 30 minutes et se pratique de manière ambulatoire : le traitement par rTMS ne nécessite pas d’anesthésie, le patient est donc conscient lors des séances ce qui permet une grande souplesse d’utilisation par comparaison avec l'électroconvulsivothérapie notamment.
Les principaux paramètres du traitement sont : la fréquence de stimulation ; le nombre et la durée des trains de stimulation, ainsi que l'intervalle entre deux trains ; la cible corticale, c'est-à-dire la zone du cerveau qui est stimulée par le champ magnétique ; le nombre de séances.
Le positionnement de la bobine de stimulation exactement face à la cible est une problématique importante de la stimulation magnétique transcrânienne Ahdab R, Ayache S-S, Brugières P, Goujon C & Lefaucheur JP. « Comparison of "standard" and "navigated" procedures of TMS coil positioning over motor, premotor and prefrontal targets in patients with chronic pain and depression » Neurophysiol Clin. 2010;40:27-36. Nauczyciel C, Hellier P, Morandi X, Blestel S, Drapier D, Ferre JC, Barillot C & Millet B. « Assessment of standard coil positioning in transcranial magnetic stimulation in depression » Psychiatry Res. 2010., résolue par l'utilisation de la neuronavigation Lefaucheur J.-P. « Why image-guided navigation becomes essential in the practice of transcranial magnetic stimulation » Neurophysiol Clin. 2010;40:1-5.Foucher JR, David Luck, Serge Chassagnon, Isabelle Offerlin-Meyer and Bich-Thuy Pham « Que manque-t-il à la rTMS pour devenir une thérapie ? » Encephale 2007, 33:982-989 pdf en ligne..
Dans la dépression De nombreuses publications. rapportant les résultats des revues de littérature et des méta-analyses montrent que la rTMS est efficace dans le traitement des dépressions résistantes, c'est-à-dire qui ne répondent pas à deux lignes de traitement par antidépresseurs bien conduites (pour une durée suffisante et à une dose suffisante).(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) .. Une méta-analyse de 34 études qui comparent la rTMS avec une procédure placebo dans le traitement en période aiguë de la dépression montre une taille d'effet de 0,55 (p < 0,001). Cet effet est comparable à ceux rapportés par les stratégies médicamenteuses de 0,17 à 0,46.
Si certaines études montrent que l'efficacité de la rTMS est moindre que celle de l'électroconvulsivothérapie, avec nettement moins d'effets indésirables, une étude de 2007 montre clairement que les ECT sont supérieurs à la rTMS en phase « aiguë », mais que la différence entre les deux techniques n'est plus significative à 6 mois car le groupe ECT se « dégrade » légèrement tandis que le groupe rTMS continue de s’améliorer. Même si de nombreux paramètres restent à optimiser, notamment celui du site de stimulation en fonction des anomalies cérébrales sous-tendant les symptômes dépressifs (ralentissement, rumination, tristesse…), de nouvelles techniques permettent de personnaliser les traitements pour les rendre plus efficaces. L’imagerie et la robotisation du positionnement de la bobine peuvent contribuer à améliorer les résultats de la rTMSCEMNIS : vers des stimulations « personnalisées »..
La Deep RTMS propose l'utilisation d'une bobine en H (« H1coil ») qui permet une stimulation plus profonde du cortexLevkovitz Y, Harel EV, Roth Y, Braw Y, Most D, Katz LN, Sheer A, Gersner R, Zangen A, Deep transcranial magnetic stimulation over the prefrontal cortex: evaluation of antidepressant and cognitive effects in depressive patients, Brain Stimul, 2009 Oct;2:188-200.. Elle a reçu en 2013 l'agrément de la Food and Drug Administration américaine pour le traitement des épisodes dépressifs, chez l'adulte souffrant de trouble dépressif majeur, non suffisamment amélioré par un précédent traitement antidépresseur médicamenteux dans cet épisodeKrauthamer V, Evaluation of the Brainsway Deep Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) H-Coil in the Treatment of Major Depression Disorder-(2013-01-07). "Letter to Brainsway, Ltd.". 510(k)Summary for K12288 : Brainsway Deep TMS System. Silver Spring, Maryland: Office of Device Evaluation, Center for Devices and Radiological Health, Food and Drug Administration. Retrieved 2013-11-20..
Dans la maladie d'Alzheimer La stimulation cérébrale profonde avec une sonde sur des patients atteints à un stade précoce de la maladie d'Alzheimer combinée à des méthodes d'apprentissage cognitif semble donner des résultats positifs..
Dans la paralysie cérébrale Une méta-analyse du publiée dans Frontier in pediatrics par Ying-Ying Sun a conclu, sur la bases de 29 études préliminaires (10 de faible qualité, 4 d'excellente qualité et 15 de bonne qualité selon l'échelle Pedro) que la rTMS pourrait améliorer la fonction motrice et la capacité de langage des patients atteints de paralysie cérébrale.