L'épilepsie bénigne à pointes centrotemporales : investigation cognitive et études en imagerie fonctionnelle et structurelle

L’épilepsie bénigne à pointes centrotemporales (EPCT) est la forme la plus fréquente des épilepsies idiopathiques chez l’enfant (Fastenau et al., 2009). Le pronostic de ces patients est bon, notamment en raison de la rémission spontanée de cette épilepsie à l’adolescence; toutefois plusieurs études suggèrent la présence de troubles cognitifs et de spécificités neuroanatomiques. Il n’existe pas actuellement de consensus sur les liens entre leurs troubles cognitifs et leurs particularités neuroanatomiques et neurofonctionnelles. Dans cette thèse, notre but est de préciser le profil des enfants ayant une épilepsie bénigne à pointes centro-temporales, en investiguant les caractéristiques des patients à plusieurs niveaux: cognitif, fonctionnel, structurel. La thèse est composée de quatre articles, dont deux articles empiriques. Notre premier article a pour objectif de recenser les difficultés cognitives et affectives rapportées par les études s’intéressant aux caractéristiques des enfants ayant une épilepsie bénigne. Bien qu’une certaine variabilité soit retrouvée dans la littérature, cette revue démontre qu’une histoire d’épilepsie, même bénigne, peut être un facteur de risque pour le développement cognitif et socio-affectif des enfants. Notre revue de littérature a indiqué des troubles particuliers du langage chez ces enfants, mais aucune étude n’avait auparavant investigué spécifiquement la compréhension de lecture chez les enfants ayant une EPCT, une compétence essentielle dans le cheminement scolaire des enfants. Ainsi, nous avons développé une tâche novatrice de compréhension de lecture de phrases en imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf), adaptée à la population pédiatrique. Dans notre second article, nous avons validé cette tâche auprès d’enfants sains et nous avons mis en évidence une mobilisation des régions cérébrales généralement engagées dans des tâches langagières chez l’enfant sain, y compris les régions impliquées dans le traitement sémantique (Berl et al., 2010; Blumenfeld, Booth et Burman, 2006). Le troisième article de cette thèse rapporte notre investigation du réseau cérébral activé durant cette nouvelle tâche de compréhension de lecture de phrases en IRMf chez les enfants ayant une EPCT. Nos résultats suggèrent que ces derniers ont recours à l’activation d’un réseau cérébral plus large, présentant des similarités avec celui retrouvé chez les enfants dyslexiques. Par ailleurs, l’activation du striatum gauche, structure généralement associée à la réalisation de processus cognitifs complexes est uniquement retrouvée chez les enfants  épileptiques. Étant donné que les enfants ayant une EPCT obtiennent des performances à la tâche d’IRMf équivalentes à celles des enfants sains, il est possible d’émettre l’hypothèse que ces différences d’activations cérébrales soient adaptatives. L’étude des relations entre les résultats neuropsychologiques, la performance à la tâche et les activations cérébrales a mis en évidence des prédicteurs différents entre les deux groupes d’enfants, suggérant qu’ils ne s’appuient pas exactement sur les mêmes processus cognitifs pour réussir la tâche. De plus, nous avons réalisé un travail d’intégration des diverses méthodologies utilisées dans les études en imagerie pondérée en diffusion chez l’enfant épileptique, ce qui constitue le quatrième article de cette thèse. Nous rapportons les diverses applications de cette méthode dans la caractérisation des anomalies structurelles subtiles de la matière blanche chez les enfants épileptiques en général. Les différentes méthodologies employées, les enjeux, et les biais potentiels relatifs aux traitements des données de diffusion y sont discutés. Enfin, pour mieux comprendre l’origine et les marqueurs de cette épilepsie, nous avons étudié les spécificités structurelles des cerveaux des enfants ayant une EPCT à l’aide d’analyses sur les données d’imagerie par résonnance magnétique. Aucune différence n’a été mise en évidence au niveau de la matière grise entre les cerveaux d’enfants sains et ceux ayant une EPCT. À l’inverse, nous rapportons des différences subtiles au niveau de la matière blanche dans notre population d’enfants épileptiques, avec une diminution de l’anisotropie fractionnelle (FA) au niveau temporal inférieur/moyen de l’hémisphère gauche, ainsi que dans l’hémisphère droit dans les régions frontales moyennes et occipitales inférieures. Ces résultats suggèrent la présence d’altérations de la matière blanche subtiles et diffuses dans le cerveau des enfants ayant une EPCT et concordent avec ceux d’autres études récentes (Ciumas et al., 2014). Benign epilepsy with centrotemporal spikes (BECTS) is the most common idiopathic epilepsy in children. Owing to its spontaneous remission during adolescence, prognosis is usually good. However, studies have recently demonstrated cognitive deficits and neuroanatomical abnormalities in BECTS. To date, the relationship between cognitive impairment and brain function and structure in BECTS is unclear owing to a lack of consensus in the literature. The aim of the present thesis was to establish a multidimensional profile of children with BECTS, investigating impairments on a cognitive, functional and structural level as compared to healthy controls. The present thesis is composed of four articles, including two review articles and two empirical articles. Our first review article summarizes the cognitive and behavioural impairments reported by studies investigating the characteristics of children with BECTS. Although some variability was found in the literature, our review demonstrates that a history of childhood epilepsy, even if benign, can be considered as a risk factor for both cognitive and socio-affective development in children. More precisely, our review showed that children with BECTS present specific language impairments. However, none of the studies reviewed investigated reading comprehension in these children, which represent an essential academic skill. Thus, we developed an innovative functional magnetic resonance imaging (fMRI) sentence reading comprehension task, adapted to a pediatric population. In our first empirical article, we validated this task in healthy children. Our results were concordant with those of other studies investigating semantic processing in children (Berl et al., 2010; Blumenfeld et al., 2006). The second empirical article aimed at investigating cerebral reading networks activated in BECTS children during our fMRI sentence-reading comprehension task. Our results suggest that these children activate a larger cerebral reading network as compared to healthy controls, showing similar activation patterns to children with dyslexia while performing a similar task. Moreover, activations in the left striatum, a region generally associated with complex cognitive processes, were found in BECTS children. Given that the performance of these children on the fMRI task was similar to that of healthy controls, we hypothesize that these differences in brain reading network activations are adaptive. We further studied relationships between neuropsychological results, task performance and brain activations. Our results suggest that BECTS children rely on slightly different cognitive processes during task performance as compared to healthy controls. In addition, we performed an integrated review of various methodologies used in diffusion magnetic resonance imaging (dMRI) studies of epileptic children, which constitutes the second review article in the present thesis. We reported various applications of this method in the characterisation of subtle white matter abnormalities in epileptic children in general. The different methodologies utilized, the challenges and the potential biases associated with data processing were discussed. Finally, we investigated structural abnormalities in children with BECTS using MRI data in order to better understand the origin and markers of this epilepsy. No grey matter differences were found between BECTS children and healthy controls.  However, we reported subtle white matter differences between groups, such that children with BECTS demonstrated a decreased fractional anisotropy (FA) in the middle/superior temporal region of the left hemisphere as well as in the middle frontal and inferior occipital regions of the right hemisphere. These results suggest subtle and diffuse white matter alterations in BECTS, supporting recently reported results (Ciumas et al., 2014).

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