New paradigms of stimulation in epilepsy

Un tiers des patients épileptiques sont résistants aux médicaments et seule une fraction peut bénéficier d'une chirurgie résectrice. Ainsi, des techniques comme la stimulation cérébrale profonde (SCP) sont apparues comme des alternatives prometteuses. Dans cette thèse, l'impact de la fréquence de stimulation (1Hz-200Hz) dans pulvinar medialis sur la connectivité fonctionnelle (CF) chez des patients épileptiques a été étudié. Les stimulations à haute fréquence (>70Hz) semblent avoir un impact bénéfique sur la CF. Cependant, la SCP reste invasive et associée à une morbidité chirurgicale et à des complications potentielles. Des techniques non invasives de stimulation existent mais n’atteignent que les parties superficielles du cerveau. A l'inverse, l'interférence temporelle (TI) apparaît comme une alternative prometteuse permettant de stimuler en profondeur de manière non invasive. Dans une deuxième partie, la TI a été appliquée comme SCP hippocampique chez des souris épileptiques. Deux biomarqueurs de l'épilepsie (décharges interictales -IEDs- et ondulations rapides) ont été réduits chez les animaux. Puis, la TI a été testée sur des cadavres afin de montrer le gradient de stimulation entre la profondeur et la surface. Enfin, des expériences préliminaires ont également été menées chez des patients épileptiques. Une stimulation à 130 Hz en TI ciblant l'hippocampe a montré une diminution du taux et caractéristiques des IEDs. L'ensemble de ces résultats fournit des données permettant de mieux déterminer les paramètres optimaux des techniques de SCP. Ils ouvrent également la voie à l'utilisation de la TI comme outil non invasif pour les stratégies de neuromodulation.One third of epileptic patients are drug-resistant and only a fraction can benefit from resecting surgery. Thus, techniques such as deep brain stimulation (DBS) have emerged as promising alternatives. In this thesis, the impact of stimulation frequency (1Hz-200Hz) in pulvinar medialis on functional connectivity (FC) in epileptic patients was studied. High frequency stimulation (>70Hz) seems to have a beneficial impact on FC. However, DBS remains invasive and associated with surgical morbidity and potential complications. Non-invasive stimulation techniques exist but only reach superficial parts of the brain. Conversely, temporal interference (TI) appears to be a promising alternative allowing deep cerebral stimulation in a non-invasive way. In the second part of this thesis, TI was applied as hippocampal DBS in epileptic mice. Two biomarkers of epilepsy (interictal discharges -IEDs- and rapid oscillations) were reduced in the animals. Then, the TI was tested on human cadavers in order to show the gradient of stimulation between depth and surface. Finally, preliminary experiments were also conducted in epileptic patients. A 130 Hz TI stimulation targeting the hippocampus showed a decrease in the rate and characteristics of IEDs. Together, these results provide data to better determine the optimal parameters of DBS techniques. They also pave the way for the use of TI as a non-invasive tool for neuromodulation strategies