Dépression Corticale Envahissante

La dépression corticale envahissante (DCE) est le terme générique utilisé pour désigner les ondes issues de la perte soudaine, quasi-totale des gradients ioniques transmembranaires neuronaux, responsables de l’œdème cytotoxique et qui se propagent à une vitesse de 3 mm/min environ dans la matière grise cérébrale. Le continuum de la DCE s’étend des DCE brèves dans les tissus au métabolisme intact aux DCE à durée intermédiaire et aux DCE terminales dans les tissus fortement ischémiques. Ainsi, les DCE se produisent dans les maladies humaines ; depuis la migraine aura bénigne au collapsus circulatoire. Il existe donc des croisements, mais aussi de larges variations dans les aspects mécaniques du continuum. Par exemple, la DCE induit soit une hyperperfusion transitoire, suivie d’une oligémie bénigne dans les tissus normaux (réponse neurovasculaire normale) ou d’une hypoperfusion sévère (réponse neurovasculaire inverse = ischémie progressive), suivie parfois d’une hyperémie dans les tissus avec un risque de lésion progressive.1

Nous avons découvert le phénomène de couplage neurovasculaire inverse par hasard dans un modèle murin en imitant les conditions présentes à la limite entre le sang sous-arachnoïdien et la surface corticale après une hémorragie sous-arachnoïdienne anévrismale (HSA).3 Dans ce modèle, l’ischémie progressive résultait de l’application topique de liquide céphalo-rachidien artificiel (LCRA) contenant une concentration accrue de K+ concentration ([K+]LCRA) en combinaison avec l’inhibiteur NG-nitro-L-arginine (L-NNA) de l’oxyde nitrique synthase (NOS) ou de l’hémoglobine, scavenger du NO au cortex cérébral (= NO↓/K+↑-model). Notons que l’ischémie progressive induite par la DCE pourrait être l’unique cause de l’infarctus cortical répandu.2 Un donneur NO avait permis la régression de l’ischémie progressive à une réponse neurovasculaire normale à la DCE.5 Une décennie plus tard, nous avons observé l’ischémie progressive chez des patients HSA pour la première fois.4 Dans notre récente étude clinique de suivi, l’ischémie progressive se produisait dans la même fenêtre temporelle que les infarctus cérébraux relevés par neuro-imagerie sur le site d’enregistrement.7 Cette observation confirmait notre hypothèse translationnelle de départ que l’ischémie progressive est impliquée dans la pathogenèse de l’AVC ischémique tardif après HSA.3
CSD final

Suivant le récent concept de médecine translationnelle émis par Marc Fisher 6, ce développement inclut non seulement le transfert classique des connaissances du laboratoire au chevet, mais aussi le transfert inverse et parallèle. La translation parallèle se produit lorsqu’un traitement ou une technologie clinique éprouvé pousse la recherche de base et/ou clinique à améliorer ces modalités éprouvées. La translation inverse se produit lorsque des avancées cliniques encouragent la recherche scientifique de base à mieux comprendre les mécanismes sous-jacents des observations, techniques ou traitements cliniques. Par exemple, forts de nos découvertes cliniques, nous avons poursuivi nos efforts afin d’élucider le mécanisme sous-jacent de l’ischémie progressive par des expériences sur des rongeurs.

L’une de nos récentes études expérimentales suggère qu’un accroissement prolongé de la concentration de référence de K+ ([K+]o) extracellulaire provoque une baisse de α2 Na+/K+-ATPase, située dans un microdomaine au-dessus du réticulum endoplasmique.8 Il peut en résulter une absorption accrue de Ca2+ par les stocks internes d’astrocytes, de myocytes vasculaires et de péricytes en raison de la baisse du flux de Ca2+ au niveau de l’échangeur Na+/Ca2+ à travers la membrane plasmique. Une mobilisation accrue de Ca2+ par les stocks internes au cours d’une DCE pourrait alors stimuler la vasoconstriction et favoriser ainsi l’ischémie progressive. Cependant, une mobilisation accrue de Ca2+ active le NOS constitutif, antagonisant alors la vasoconstriction. Ceci pourrait expliquer pourquoi l’ischémie progressive dans le modèle NO↓/K+↑ exige une disponibilité réduite de NO en plus de l’augmentation des valeurs initiales [K+]o. Un meilleur aperçu des mécanismes sous-jacents du couplage neurovasculaire inverse nous a permis de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le domaine clinique en suivant le principe énoncé par Max Planck selon lequel “le savoir doit précéder l’application”.
Produit recommandé : PSI HR

Cas: Centre de Recherche sur les Accidents Vasculaires Cérébraux, Hôpital Universitaire de la Charité, Berlin

Prof. Dr. méd. Jens P. Dreier Hôpital Universitaire de la Charité, Berlin, Allemagne - Centre de Recherche sur les Accidents Vasculaires Cérébraux, Berlin


La réponse neurovasculaire inverse à la DCE est observée sous forme de déficit perfusionnel progressif causant une prolongation de la DCE (Dreier 2011). L'analyse du contraste à granularité (LASCA ou LSCI) est l’outil idéal pour différencier la réponse normale (fig. 1) de la réponse neurovasculaire inverse à la DCE (fig. 2). En effet, elle permet de visualiser les variations de perfusion dans l’espace et le temps et peut être facilement combinée avec diverses méthodes électrophysiologiques pour mesurer par exemple la DCE ou d’autres variables telles que la pression partielle de l’oxygène dans les tissus.

Figure 1

Figure 1

Figure 2

Figure 2

Expériences avec fenêtre crânienne ouverte sur des rats. Avec l’imageur de contraste à granularité laser PeriCam PSI de Perimed, deux cartes bidimensionnelles du flux sanguin cérébral cortical sont obtenues avec une résolution spatiale et temporelle très élevée. Il est possible de définir des régions d’intérêt (cercles) dans lesquelles le flux sanguin cérébral est quantifié dans le temps. La figure 1 montre les changements perfusionnels caractéristiques d’une hyperémie induite par une DCE et la figure 2 ceux d’une ischémie progressive induite par une DCE. Les images à gauche sont des clichés consécutifs et les graphiques à droite représentent le flux sanguin cérébral en fonction du temps dans les régions d’intérêt. Voir les vidéos complètes ici :

En savoir plus
Références

References

  • Dreier, J. P. (2011). "The role of spreading depression, spreading depolarization and spreading ischemia in neurological disease." Nat. Med 17(4): 439-447.    
  • Dreier, J. P., N. Ebert, J. Priller, D. Megow, U. Lindauer, R. Klee, U. Reuter, Y. Imai, K. M. Einhaupl, I. Victorov and U. Dirnagl (2000). "Products of hemolysis in the subarachnoid space inducing spreading ischemia in the cortex and focal necrosis in rats: a model for delayed ischemic neurological deficits after subarachnoid hemorrhage?" J Neurosurg 93(4): 658-666.    
  • Dreier, J. P., K. Korner, N. Ebert, A. Gorner, I. Rubin, T. Back, U. Lindauer, T. Wolf, A. Villringer, K. M. Einhaupl, M. Lauritzen and U. Dirnagl (1998). "Nitric oxide scavenging by hemoglobin or nitric oxide synthase inhibition by N-nitro-L-arginine induces cortical spreading ischemia when K+ is increased in the subarachnoid space." J Cereb Blood Flow Metab 18(9): 978-990.    
  • Dreier, J. P., S. Major, A. Manning, J. Woitzik, C. Drenckhahn, J. Steinbrink, C. Tolias, A. I. Oliveira-Ferreira, M. Fabricius, J. A. Hartings, P. Vajkoczy, M. Lauritzen, U. Dirnagl, G. Bohner and A. J. Strong (2009). "Cortical spreading ischaemia is a novel process involved in ischaemic damage in patients with aneurysmal subarachnoid haemorrhage." Brain 132(Pt 7): 1866-1881.    
  • Dreier, J. P., G. Petzold, K. Tille, U. Lindauer, G. Arnold, U. Heinemann, K. M. Einhaupl and U. Dirnagl (2001). "Ischaemia triggered by spreading neuronal activation is inhibited by vasodilators in rats." J Physiol 531(Pt 2): 515-526.    
  • Fisher, M. (2013). "The spectrum of translational stroke research." Neurol Res 35(5): 443-447.    
  • Luckl, J., C. L. Lemale, V. Kola, V. Horst, U. Khojasteh, A. I. Oliveira-Ferreira, S. Major, M. K. L. Winkler, E. J. Kang, K. Schoknecht, P. Martus, J. A. Hartings, J. Woitzik and J. P. Dreier (2018). "The negative ultraslow potential, electrophysiological correlate of infarction in the human cortex." Brain 141(6): 1734-1752.    
  • Major, S., G. C. Petzold, C. Reiffurth, O. Windmuller, M. Foddis, U. Lindauer, E. J. Kang and J. P. Dreier (2017). "A role of the sodium pump in spreading ischemia in rats." J Cereb Blood Flow Metab 37(5): 1687-1705.    
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