CONFERENCE

~'TUDE CHEZ L 'HOMME, PAR TOMOGRAPHIE A EMISSION DE POSITONS, DU METABOLISME ET DU DEBIT SANGUIN CER~'BRAL DANS DIFFERENTS 'TATS DE MAL EPILEPTIQUES

RANCK, B. SADZOT, E. SALMON, P. MAQUET

Le d6veloppement de la Tomographie h Emis- sion de Positons (TEP) a permis r6cemment de mieux pr~ciser, chez l 'homme, les modifications h~modynamiques et m~taboliques c~r~brales au cours des 6pilepsies partielles, rant en phase in- tercritique que critique [1, 2].

I1 n'existe cependant que tr~s peu d'6tudes dans la l i t t6rature concernant ces modifications au cours des 6tats de mal 6pileptiques [1-4].

Ces 6tudes sont importantes car les 6tats de mal 6pileptiques, outre qu'ils peuvent mettre en p6ril la vie des patients, sont susceptibles d'in- duire des alt6rations cellulaires dans des r6- gions anatomiques ~( fragiles ~ : le n6ocortex, l'hippocampe, le noyau amygdalien et le thala- mus. La physiopathog6nie de ces alt6rations neuronales reste controvers6e [5], la th6orie is- ch~mique-anoxique 6tant le plus souvent invo- qu6e pour expliquer ces l~sions. En d'autres termes, les ~tats de mal 6pileptiques se caract6- r iseraient par un d~couplage entre le d6bit san- guin c6r6bral et le m6tabolisme c6r6bral, le cou- rant circulatoire n'~tant plus capable d 'assumer la demande m6tabolique accrue des neurones [6- 10].

Des r~sultats ant~rieurs obtenus chez l 'homme par TEP [1, 2, 11] semblent d6montrer que l 'augmentat ion du d6bit sanguin compense toujours largement la demande m6tabolique. La comparaison des valeurs de d~bit sanguin et de m~tabolisme (consommation d'O2, extraction d'O2 et utilisation du glucose) serait plus en fa- veur d'une perturbation locale du m~tabolisme

Service de Neurologie Centre Hospitalier Universitaire .et Cen- tre de Recherches du Cyclotron Sart Tilman, B-4000 LIEGE

oxydatif du glucose. Ces r~sultats ont 6t6 confir- m6s par Cowab et al. [3].

Ce travail passe en revue les donn6es exp6ri- mentales obtenues en TEP chez l 'homme au cours de divers 6tats de mal 6pileptiques et les compare aux r6sultats obtenus chez l 'animal.

• Techniques et M6thodes

Les mesures de d~bit sanguin c6r6bral r6gio- nal (DSC), de consommation (CMRO2) et d'ex- traction (EO2) c6r6brales r~gionales d'O 2 ont 6t6 r6alis6es par la m6thode d'inhalation continue de 1502 dont les principes et les modalit6s prati- ques ont ~t~ d6crits par Frackowiak et al. [12] et les limitations ~tudi6es par Lammer t sma et al. [13, 14], Jones et al. [15] et Menon et al. [16].

La mesure de captation r6gionale du 18-Fluo- ro-d6oxyglucose, reflet de la consommation de glucose, a 6t6 faite selon le module d6velopp6 par Phelps et al. [18], et d6riv6 de l'6quation pro- pos6e par Sokoloff et al. [19]. Les diff6rentes constantes propos6es dans ce module, quoique critiquables dans les conditions pathologiques [19, 20], ont ~t6 appliqu6es.

Le tomographe utilis6 est un Neuro-Ecat (EG & G Ortec) dont le pouvoir de r~solution est de 8,4 m m dans le plan transversal et de 13,6 m m dans le plan axial ; trois coupes peuvent ~tre r6alis6es de fa~on simultan6e. La normalisation de la sensibilit6 des d6tecteurs de l 'appareil et sa calibration sont r6alis~es de fa¢on hebdoma- daire.

La pr6paration du patient comporte d'abord la mise en place sous anesth6sie locale d'un cath6-

ter art6riel, humeral ou radial, pour permettre la collection d'6chantillons sanguins tout au long de l'examen. La t~te du patient est ensuite posi- tionn6e dans l'appareil grace a un rayon laser se projetant sur une ligne trac6e sur le front paral- l~lement au plan orbitom6atal de r6f6rence, dis- tante de 6,2 cm de celui-ci. La t~te et alors fix6e grace a un syst~me de contention externe non t raumatique. L'absence de mouvement de la t~te fair robjet d'une at tention route particuli~re au cours des diff6rentes phases de l 'examen. Les stimulations sensorielles sont r6duites au mini- mum. Pour ces 6tudes, un monitoring EEG a ~t6 r6alis6 durant tout l 'examen grace a un ~lec- troenc~phalographe Siemens (Mini/gograph 21) et des 61ectrodes en argent coll6es au collodion.

Apr~s la collection des photons, l 'image obte- nue est reconstruite de mani~re calcul6e par or- dinateur, via une ellipse positionn6e par l'op6ra- teur (toujours le m~me), pour tenir compte de l 'at t6nuation des photons dans l'espace. Des mo- dules math~matiques appropri6s permet tent alors le calcul comput~ris~, point par point, des diff~rents param~tres ~tudi~s. Les valeurs obte- nues pour chaque rSgion c~r6brale peuvent alors ~tre recueillies grace a un programme de r6- gions d'intSr~t elliptiques plac~es visuellement d'un c6t5 de l'image fonctionnelle et automa- t iquement recopi~es sur l 'autre h~misph~re, de fa~on sym~trique, par rapport a un axe vertical. La taille de ces r~gions d'int~r~t varie de 64 a 51 pixels (4,6 a 3,8 cm 2) pour les r~gions corti- cales et est de 31 pixels (2,25 cm 2) par les noyaux gris centraux, ce qui est un compromis satisfaisant entre les dimensions physiques des structures ~tudi~es, les erreurs statistiques et la r6solution du tomographe [21]. Les diff~rentes r~gions c~r~brales ont ~t~ identifi~es en compa-

E-tats de mal Cpileptiques - 39 -

rant les images obtenues aux coupes anatomi- ques de l 'atlas de Salamon et Huang [22].

Quatre sujets ont ~t6 6tudi6s en p6riode criti- que. L'un de ceux-ci pr6sentait des crises ~lectri- ques subrintrantes temporales ant6rieures gauches. Les trois autres se caract6risaient, sur le plan 61ectroenc~phalographique, par des d6- charges ~pileptiques locales p~riodiques conti- nues (Periodic Localized Epileptiform Dis- charges), PLEDS selon la d~nomination donn~e par Chatr ian et al. [23]. Le t ab l e au I r6sume les principales donn6es cliniques, EEG et radiologi- ques chez ces trois patients. Chez un de ceux-ci (NA.M), les examens TEP ont 6t6 r6p6t6s a di- verses p6riodes de son ~volution cliniques sous th~rapeutique appropri6e.

• RCsultats

Etat de mal focal temporal antdrieur gauche

L'EEG de ce patient est pr6sent6 f i gure 1. Les valeurs de d6bit sanguin c6r6bral (DSC), de consommation moyenne r~gionale d'O2 (CMRO2) et du taux d'extraction r6gional d'O 2 (EO2) sont repr6sent6es dans le t ab l e au II. On observe une tr~s nette augmentat ion de DSC (+ 126,8 %) et de CMRO2 (+ 69,4 %) sur les r6gions ant6rieures du lobe temporal gauche. I1 est int6ressant de noter que les augmentat ions de DSC sont plus 61ev6es que celles de CMRO2. Par ailleurs, la zone temporale la plus active se caract6rise par une diminution tr~s significative, mais tr~s limi- t6e en 6 tendue , du t a u x d ' e x t r a c t i o n en 02 (- 24,5 %).

Tableau I Correlations electro-cliniques,

Patients

NA.M

DA.O

RE.G.

Sexe Age

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Etiologie

Sevrage aux benzodiazepines

Enc~phalopathie hCpatique

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Confusion Crises focales et g6n6ralisCes

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Secousses myocl. main et avant-bras dr.

Grand mal et crises hallucin, audit.

Sympt6mes d6ficitaires

Hemipa~sie gauche

Hemipa~sie gauche

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R~an. Urg, 1992, 1, n ° 1, 38-48

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Etats de mal Cpi lept iques - 41 -

Tableau II

Debit sanguin cerebral, consommaUon et extraction r~gionales d'02.

11.02.83 R6gions d' int6r6t

1. Fronto-orbi ta i re

OM + 3 cm 2. Tempora l

3. Temporal interne

OM : plan de r6f6rence orbito-m6atal ; G : gauche ; D : droite ; A % : diff6rence interh~rnisph~rique ; DSC : d~bit sanguin c~r~bral ; CMRO 2 : consommation moyenne r~gionale d'O 2 ; EO 2 : Taux d'extraction r~gional de 1'O 2.

DSC (ml/100 gr.min)

G D A %

34 32 + 6,2

127 56 + 126,8

74 55 ÷ 34,5

CMRO2 (mmol/100 g r /m in )

G D A

134 132 + 1,5

376 222 + 69,4

219 269 + 22,8

EO2 (%)

G D A

48 50 - 4,0

37 49 - 24,5

45 49 - 8,2

Etats de mal focal avec d~charges p~riodiques lat~ralis~es (trois patients)

La figure 2 montre des exemples de coupes to- mographiques (DSC, CMRO2, EO2) obtenues chez ces trois patients (NA...M., DA...O. et RE...G.). Un exemple d'EEG enregistr~ chez NA...M. est illustr~ figure 3. Ces trois pat ients montrent une ou plusieurs zones d'augmenta- tion du DSC et de CMRO2. Chez NA...M., les modifications h~modynamiques et m~taboliques

Fig. 2 . - Exemples de coupes tomographiques (TEP : tech- nique ~ 1'1502) obtenues chez NA. M (OM + 4.6 cm), DA. 0 (OM + 3.8 cm) et RE. G. (OM + 5.4 cm). DSC (CBF) ligne su- p~rieure ; CMR02, ligne moyenne ; E02 (OER), ligne infe- rieure. Ces scans mettent en evidence une augmentation fo- cale ou mulUfocale du DSC et, ~ un moindre degre, de CMR02, sur I'h6misph~re correspondant au foyer EEG. Les re- gions de diminution significative de I'extraction en 02 (fleches) correspondent au foyer electrique epileptique enregistre pen- dant I'etat de real

maximales sont oberv6es au niveau des r~gions frontale et insulaire, localisation en parfaite concordance avec celles des d~charges ~pilepti- ques. La partie ant6rieure du lobe frontal se ca- ract~rise en outre par une diminution tr~s signi- ficative du taux d'extraction d'O2 qui n'est plus observ~e sur les r6gions plus post6rieures ou au niveau des zones de projection ~loign~es telles que les noyaux gris stri6s ou le tha lamus qui, par ailleurs, sont le si~ge d'une tr~s nette aug- mentat ion du DSC et de CMRO2.

Chez DA...O., deux zones d 'augmentat ion de DSC et de CMRO2 apparaissent sur l'h6mi- sphere droit, la premiere au niveau frontal et la seconde au niveau temporal. Ces m~mes terri- toires se caract6risent ~galement par une dimi- nution du taux d'extraction de 1'O2 qui parai t se limiter & des territoires corticaux plus res- treints.

Chez RE...G., les m~mes constatations peu- vent ~tre faites au niveau de la r~gion pari~tale et temporale droite.

Les valeurs quantifi~es de ces diff~rents para- m~tres, au niveau des territoires les plus signifi- catifs, sont donn~es dans le tableau III. Les aug- mentat ions de DSC vont de 62.9 & 181,1%; celles de CMRO2 sont toujours moins impor- tantes (de 13.3 & 77.2 %). Ces valeurs corres- pondent toujours & une diminution tr~s signifi- cative du taux d'extraction d'O2, de - 2 4 37,3 %.

Une 6rude de la consommation moyenne r6- gionale en glucose (CMRglu) a pu ~tre r~alis6e chez le pat ient RE...G (Tabl. IV). L'augmenta- tion de CMRglu (+ 81,9 %) est assez superposa- ble & celle du DSC (+ 79,6 %) mais largement su- p~rieure & celle de CMRO2 (+ 39,6 %).

R~an. Urg., 1992, 1. n ° ~!, 38-48

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Etats de m a l Cp i lep t iques - 4 3 -

Tableau III

TEP et decharges p6riodiques lat6ralis~es.

R6gions d'intCr¢t

1. DSC (mi l l00 g.rnin)

2. EO2 (%)

3. CMRO2 (l~mOl/100 g.min)

NA.M. Frontale

G D A %

35 57 + 62,9

48 35 - 27,1

142 161 + 13,3

DA.O. Temporale

G D A %

39 65 + 66,7

50 38 - 24,0

156 202 + 29,5

RE.G Pari~to-temporale

G D A %

37 104 + 181,1

59 37 - 37,3

180 31,9 + 77,2

Valeurs absolues choisies au niveau des regions corticales correspondant au maximum des d¢charges p6riodiques enregistr6e h I'EEG. Le % d'asym6trie est calculee selon la formule :

r~gion patho/ogique- region contro/at6ra/e x 1 O0 region contro/atera/e

G : gauche ; D : droite.

Tableau IV

TEP et d6charges periodiques lateralis6es (observation RE. G).

Gauche Droite A %

DSC (ml/100 g.min) 34,8 + 5,8 61 ,7+ 17,2 +79 ,6

EO2 (%) 54,7 + 3,5 42,7 + 3,5 - 21,9

CMRO2 (mi l l00 g.min) 3,36 + 0,44 4,59 + 1,24 + 39,6

CMRglu (mi l l00 g,min) 5,03 + 0,3 9,15 + 0,98 + 81,9

Valeurs moyennes (+ SD) de DSC, EO 2, CMRO 2 et CMRglu, choisies au niveau des zones corticales les plus actives (rolando-pari~tales) et des territoires controlat~raux, & trois niveaux diff~rents au-dessus de la ligne orbito-m6atale de r~f6rence (+ 3,8 ; 4,6 ; 5,4 cm). CMRglu : consommation moyenne regio- nale en glucose.

Fig. 4. - NA...M. '24-10-1900) : exemples de coupes tomogra- phiques (TEP ; technique ~ 1'1502 ; OM + 4,8 cm) r6alis6es 3dates diff6rentes de son evolution : 19 et 22.9.83 et 19.10.83.

Le fair que l 'accroissement de CMRO2 est moins 61ev~ que celui de CMRglu pourrait sug- g6rer une augmentat ion relat ivement plus im- portante du m~tabolisme non oxydatif du glu- cose.

Une patiente (NA...M.) a pu ~tre 6tudi6e plusieurs reprises dans les jours et semaines apr~s l'accident initial.

Des exemples d'~volution des examens TEP r6alis6s au cours de l '6tat de real (19.09) et h distance de celui-ci (22.09 et 19.10) sont repr6- sent~s dans la figure 4. Les EEG correspondants sont donn~s dans la figure 3.

Les valeurs respectives de DSC, CMRO2 et EO2 mesur~es h ces trois dates, au niveau de trois zones d'int6r~t (1 & 3) localis6es sur le lobe frontal droit, la r~gion insulaire, le lobe tempo- ral et sur les r6gions correspondantes de l'h~mi- sphere gauche sont donn6es dans la figure 5. En ce qui concerne le DSC, on observe le 19.09.83, par rapport au 19.10.83, date h laquelle ]es exa-

R¢an. Urg.,1992, 1, n ° 1,38-48

- 4 4 - Etats de ma l #p i l ep t i ques

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Fig. 5. - NA...M. (24-10-1900) : valeurs de DSC (CBF), CMR02 ET E02 (OER) mesurees les 19 et 22.9.83 et le 19.10.83 (OM + 4,6 cm), au niveau de 3 r6gions d'int6r~t (1 ~ 3) repr6sent6es darts le quadrant inf~rieur droit de la figure (h6misphere droit - ; h~misphere gauche ----),

mens cliniques et EEG se sont normalis~s, une tr~s nette augmentat ion au niveau des trois r~- gions d'int~r~t de 12~misph~re droit mais predo- minan t ne t tement au niveau des r~gions fronto- insulaires (1 et 2). Les valeurs observ6es sur les r6gions homologues de l~a6misph~re gauche sont ~galement plus ~lev6es le 19.09.83 par rapport au 19.10.83, quoiqu'~ un moindre degr~, et cette augmentat ion du d~bit pr~domine ~galement au niveau des zones 1 et 2. Le 19.10.83, les valeurs redeviennent sym~triques sur les r6gions fron- tales des deux h6misph~res.

En ce qui concerne la CMRO2, on observe la m~me ~volution g6n6rale que pour le DSC. L 'augmentat ion de ]a consommation d'O2 est, ce- pendant, proportionnellement moins importante que celle du DSC.

En ce qui concerne l'EO2, on est frapp~ le 19.09.83 par une tr~s importante diminution de cette valeur au niveau de la zone 1 (frontale an- t6rieure) de 12a6misph~re droit, par rapport aux

Rean. Urg., 1992, 1, n ° 1, 38-48

valeurs observ6es sur les zones 2 et 3 du m~me h~misph~re et sur les trois zones homologues de l%~misph~re gauche. Le 19.10.83, les valeurs sont ~ nouveau sym~triques et voisines de celles rencontr~es dans ces territoires chez des pa- t ients normaux du m~me Age. Ces r6sultats prennent toute leur valeur lorsqu'ils sont compar6s aux examens EEG (F/g. 3). Ceux-ci montrent en effet que les d6charges initiales pr6dominent le 10.09.83 sur tout le lobe frontal de l%6misph6re droit et se localisent ensuite, le 22.09.83, sur les seules r~gions frontales ant6- rieures d'ofi elles ont totalement disparu le 19.10.83. I1 semble donc que l'on puisse conclure de cette confrontation que le site 16sionnel ini- tial est localis6 sur les r6gions frontales ant~- rieures et se caract~risent essentiellement d u n e part, par une augmentat ion tr~s importante du DSC et, & un moindre degr6, de CMRO2 et d'au- tre par t une diminution du taux d'extraction en 02. A distance du foyer 16sionnel initial, dans les zones de projection des d~charges 6pileptiques,

on ne retrouve plus cette modification du taux d'extraction en 02 alors que le DSC et la CMRO2 y sont ne t tement augment~s.

[] Commentaires

Dans routes nos observations, nous avons mis en ~vidence une augmentat ion du d~bit sanguin et du m~tabolisme c6r6bral, confirmant en cela les t ravaux d'autres auteurs uti l isant soit le 18FDG [24-28] soit 1'1502 [1, 2]. Ce ph6nom~ne appara~t tr~s clairement dans l 'observation ca- ract~ris~e par la presence de crises 61ectriques subintrantes localis~es au niveau du lobe tempo- ral gauche ou chez les patients dont I'EEG 6tait le si~ge de d~charges ~pileptiques bien lat~rali- s~es et se r~p~tant de fa~on p~riodique. I1 faut cependant remarquer que l 'augmentat ion du d~- bit c~r~bral est toujours largement sup~rieure celle de la consommation d'oxyg~ne, en particu- lier au niveau du foyer ~pileptique initial enre- gistr~ par rEEG. Ce foyer par ailleurs se carac- t~rise dans tous les cas par une diminution tr~s significative du taux d'extraction de 1'O 2, ph~no- mane qui n'est pas observ~ dans les zones corti- cales ou sous corticales de projection situ6es distance du site l~sionnel initial. L'analyse des valeurs absolues mesur~es n~cessite cependant quelques commentaires li~s en particulier & la m6thodologie utilis~e. En effet, les m~thodes de mesure r~gionale du d~bit sanguin c~r~bral, de la consommation et de l 'extraction d'O2 par in- halat ion continue de gaz marqu6s a l'oxyg~ne- 15, ont, de fa~on g6n~rale, tendance & sous-esti- m e r l e d6bit sanguin r6el. Ce ph~nom~ne est d 'autant plus marqu6 que le d6bit vrai est 61ev~ et que la r6gion consid~r~e est h~t6rog~ne [29, 30]. Par ailleurs, ces techniques surest iment les valeurs de l 'extraction de 1'O2 (et par conse- quent, la consommation en 02) de fa~on d 'au tant plus importante que le volume sanguin c~r6bral est ~lev~ [29]. La d~termination de ce dernier au moyen de 11CO [17] ou de C150 [29] permet de corriger ces erreurs de mesure. Comme nous n'avons pas mesur~ de facteur de correction, il appara~t que les valeurs absolues que nous rap- portons sont en route vraisemblance sous-esti- m~es pour le DSC et surestim6es pour 1'EO2 et donc pour le CMRO2. Les differences que nous observons entre les augmentat ions de DSC et de CMRO2 gardent donc route leur signification et ne peuvent ~tre li~es a des artefacts m~thodolo- giques.

Ces r6sultats sugg~rent dos lors que le d6bit sanguin c~r~bral est toujours suffisant pour as-

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surer la demande m6tabolique m~me dans le d6- cours d'un 6tat de real ~lectrique, du moins dans le cadre de nos observations. Le fair que l'aug- mentat ion de consommation du glucose atteigne des valeurs voisines de celles du d6bit sanguin c~r6bral plaide 6galement dans ce sens, bien que les valeurs mesur~es de CMRGlu soient sujettes

discussion car il n 'est nul lement d6montr6 [31, 32] que le module math6matique g6n6ralement utilis6 [19] soit applicable aux conditions patho- logiques. Ces conclusions sont cependant en par- faite concordance avec les r6sultats r~cents obte- nus en experimentation animale [33-36], et ne paraissent pas en faveur d 'un d6couplage d6bit- m~tabolisme tel qu'il a 6t6 sugg6r~ par certains [6-10, 37] pour expliquer l 'apparition d'alt6ra- tions neuronales et gliales au niveau de r6gions anatomiques consid6r6es comme g fragiles >> dont le n~ocortex, 12Mppocampe, le noyau amyg- dalien et le tha lamus [30, 34, 38].

La diminution tr&s significative du taux d'ex- traction de 1'O2 nous para~t constituer une des caract6ristiques biochimiques fondamentales des ~tats de mal ~pileptiques. Elle est toujours maximale, comme le mont ren t les 6tudes r6p6- t6es dans le temps, au niveau du site 16sionnel initial. Elle est r6versible lorsque l'~tat clinique et I'EEG s'am61iorent. Cette diminution du taux d'extraction de ]'02, t radu isan t un apport d'O2 excessif par rapport a la demande cellulaire pourrait ~tre le r6sultat d 'un dysfonctionnement mitochondrial s 'accompagnant d'une diminution d'utilisation de 1'O 2. Dans cette optique, le dys- fonctionnement mitochondrial ne serait pas la consequence d'une anoxie cellulaire relative par inadaptat ion du d~bit circulatoire c~r6bral a la demande m~tabolique (isch6mie relative) mais pourrait trouver son origine dans la d6charge neuronale excessive responsable de l'~tat de mal [32, 34].

Le rSle des acides amin6s excitateurs (acides glutamique et aspartique) pourrait ~tre domi- nan t dans la gen&se de ce ph6nom~ne. L'on connatt de longue date en effet, leurs propri6t6s neurotoxiques [39]. Leur liberation excessive au niveau du foyer ~pileptique [40] est largement susceptible d'entra~ner une cha~ne d'6v6nements biochimiques resp0nsable de la destruction neu- ronale. L'activation excessive des r6cepteurs au glutamate, principalement les r6cepteurs au NMDA (N-m6thyl-d-aspartate) et au K (Kai- nate) pourrait 8tre responsable non seulement d'un oedSme intracellulaire mais aussi d 'un flux ent rant excessif de Ca ++ [41]. Cette 616vation du Ca ++ intracellulaire pourrai t entratner des alt6- rations des mitochondries [42] ainsi qu'une acti-

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vation de diverses lipases et prot~ases avec pour cons6quence la mort neuronale.

Enfin, comme 1'O2 est present, l 'activation de cyclooxyg6nases de lipoxyg6nases entrainerai t la production de peroxydes et de radicaux libres potentiellement toxiques pour les cellules [32, 34]. Ces ph6nom~nes pourraient ~tre r6versibles dans certaines limites.

Par ailleurs, les modifications relatives de CMRGlu (technique au 18FDG) et de DSC obte- hues chez un de nos patients (RE.G Tabl. IV) sont assez similaires, indiquant que l 'augmenta- tion du d6bit est assez superposable & celle de l 'utilisation du glucose. Ces r6sultats sugg~rent une fourniture normale de glucose au niveau du foyer 6pileptique contrastant avec la diminution d'extraction d'O2 & ce niveau. Ce d~couplage, en- tre le d6bit sanguin et l 'utilisation du glucose d'une part et la consommation et l 'extraction r6- gionales en 02 d'autre part, pourrait constituer un argument suppl~mentaire en faveur d'un trouble de l 'utilisation de l'Ou au niveau mito- chondrial et ainsi, d'une perturbation du m6ta- bolisme oxydatif normal du glucose au niveau du foyer ~pileptique.

Ces observations r6alis~es ~ des moments d6- terminus chez une cat6gorie bien particuli~re de patients ne permet tent pas cependant d'exclure l'existence d'une isch6mie relative au sein d'un foyer 6pileptique & un moment donn6 dans son 6volution. On a d6montr6 en effet chez l 'animal, au cours d'6tats de real prolong6s, l'existence d'une inadaptat ion entre le d6bit et le m6tabo- lisme c6r6bral, apr~s des dur6es de temps va- r iant suivant les conditions exp6rimentales [6- 10, 37]. Cette diminution relative secondaire du d6bit sanguin c6r6bral reste encore real expli- qu~e mais l'influence des conditions exp~rimen- tales pourrait ~tre d6terminante [36]. Un autre m6canisme possible est une perturbation de l 'autor6gulation vasculaire c6r~brale, avec ced~me astrocytaire li6 ~ la lib6ration massive de K + au niveau des espaces extracellulaires et ent ra inant un ~crasement des vaisseaux san- guins [43]. Nous ne pensons pas cependant que les images m6taboliques que nous avons obte- nues puissent correspondre & l'6volution d'une isch4mie avec perfusion de luxe, comme cela a 6t6 observ6 dans l'6volution des accidents vascu- laires c~r6braux. Dans ces cas en effet, il n 'a ja- mais 6t6 d6montr6 d 'augmentat ion de la consommation c~rSbrale en 02 telle qu'elle appa- ra~t darts nos observations [44-48].

I1 est vraisemblable que les 16sions cellulaires apparaissant au cours des 8tats de real epilepti- que relSvent de facteurs pathog6niques multi- ples qui commencent, chez l'homme, a 8tre par-

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t iel lement ~lucid6s gr&ce & ces techniques nou- velles [1, 2].

R 6 f 6 r e n c e s

[1] FRANCK G., SADZOT B., SALMON E., DEPRESSEUX J.C., GRISAR Th., PETERS J.M., GUILLAUME M., LAMOTi-E D. - Regional ce- rebral blood flow and metabolic rates in human focal epi- lepsy and status epilepticus. In : Delgado-Escueta A.V., Porter R.J., Ward A.A., Woodbury DM., eds. Basic Me- chanisms of the Epilepsies ; Cellular and Molecular Ap- proach to the Epilepsies, Raven Press, New York, 1986, 935-948.

[2] FRANCK G., SADZOT B., SALMON E., MAQUET P., PETERS J.M., QUAGLIA L., DELFIORE G., LAMOTTE D. - Etude chez I'homme par tomographie & emission de positons, du m~tabolisme et du d~bit sanguin cer6bral dans les ~pi- lepsies partielles complexes et dans diff6rents etats de mal. Rev. EEG Neurophysiol. clin., 1986, 16, 199-216.

[3] COWAN JM.A., ROTHWEIL J.C., WISE R.J.S., MARSDEN C.D. - Electrophysiological and positron emission studies in a patient with cortical myoclonus, epilepsia partialis conti- nua and motor epilepsy. J. Neurol. Neurosurg. Psychia- try, 1986, 49, 796-807,

[4] HAJEK M., ANTONINI A., LEENDERS K.L., WIESER H.G. - Epi- lepsia partialis continua studied by PET. Epilepsy Res., 1991, 9, 44-48.

[5] FRANCK G., SADZOT B., SALMON E., REZNIK M., VAN der LIN- DEN M., SCHMIDT S., MAQUET P. - Enc6phalopathie limbi- que paran6oplasique, secretion inappropriee d'ADH et crises ~pileptiques subintrantes infracliniques. Rev. Neu- rol., Paris, 1987, 143, 657-669.

[6] HEISS W.D., TURNHEIM M., VOLLMER R., RAPPELSI3ERGER P. - Coupling between neuronal activity and focal blood flow in experimental seizures. Electroencephalogr. Clin. Neu- rophysiol., 1979, 27, 396-403.

[7] ACKERMANN R.F., CHUGANI H.T., FINCH D.M., BABB T.L., LEAR J.L., ENGEL J. - Autoradiographic studies of stimula- tion-induced changes in rat hippocampal metabolism and blood flow. J. Cereb. Blood Flow MetaboL, 1983, 3, $238-$239.

[8] KREISMAN N.R., ROSENTHAL M., LAMANNA J.C., SICK J. - Ce- rebral oxygenation during recurrent seizures. In : Delga- do-Escueta A.V., Wasterlain C.G., Treiman D.M., Porter R.J., eds. Advances in Neurelgy : Status Epilepticus, Ra- ven Press, New York, 1983, 231-239.

[9] KREISMAN N.R., ROSENTHAL M., SICK J., LAMANNA J.C. - Oxi- dative metabolic responses during recurrent seizures are independant of anticonvulsant, anesthetic or species. Neurology, 1983, 33, 861-867.

[10] TANAKA S., SAKO K., TANAKA Tn NISHIHARA I., YONEMASU Y. - Uncoupling of local blood flow and metabolism in the hippocampal CA3 in kainic acid-induced limbic seizures status. Neuroscience, 1990, 36, 339-348.

[11] FRANCK G., SALMON E., SADZOT B., MAQUET P. ± Epilepsy: The use of oxygen-15-1abeled gases. Sem. Neurol., 1989, 9, 307-316.

[12] FRACKOWlAK R.S.J., LENZI G.L., JONES T., HEATHER J.D. - Quantitative measurement of regional blood flow and oxygen metabolism in man using 150 and positron emis- sion tomography : Theory, procedure and normal values. J. Comput. Assist. Tomogr., 1980, 4, 727-736.

[13] LAMMERTSMA A.A., FRACKOWlAK R.S.J., LENZI G.L., HEARTHER J.D., POZZlLI C., JONES T. - Accuracy of the oxygen-15 steady state technique for measuring rCBF and rCMRO2 : tracer modeling, statistics, and spatial sam- pling. J. Cereb. Blood Flow Metab., 1981, 1, (suppl. 1), $3-$4.

[14] LAMMERTSMA A.A., HEATHER J.D., JONES T., FRACKOWlAK R.S.J. et LNZl G.L. - A statistical study of the steady state technique for measuring regional cerebral blood flow and oxygen utilization using 150. J. Comput. Assist. To- mogr., 1982, 6, 566-573.

[15] JONES S.C., GREENBERG J.H., REIVICH M. - Error analysis for the determination of cerebral blood flow with the conti- nuous inhalation of 150-labeled carbon dioxide and posi- ton emission tomography. J. Comput. Assist. Tomogr., 1982, 6, 116-124.

[16] MENON D., MEYER E.,YAMAMOTO L. - Limitations of the stea- dy-state oxygen-15 technique for quantification of regio- nal cerebral blood flow. In - Maria Workshop. V : Positon Emission Tomography (L. Filippow & D. Menon, eds.) U- niversity of Alberta Press, Edmonton, 1982, p. 146.

[17] PHELPS M.E., HUANG S.C., HOFFMAN E.J., KUHL D.E. - Vali- dation of tomographic measurement of cerebral blood volume with C-11-1abeled carboxy hemoglobin. J. NucL Med., 1979, 20, 328-334.

[18] PHELPS M.E., HUANG S.C., HOFFMAN E.J., SELIN C., SOKO- LOFF L., KUHL D.E. - Tomographic measurement of local cerebral glucose metabolic rate in humans with (F-18)2- fluored-2-deoxy-D-glucose: validation of method. Ann. NeuroL, 1979, 6, 371-388.

[19] SOKOLOFF L., REIVlCH M., KENNEDY C., DES ROSIERS M.H., PATLAK C.S., PETFIGREW K.D., SAKURADA O., SHINOHARA M. - The (14C) deoxyglucose method for the measurement of local cerebral glucose utilization : theory, procedure and normal values in the conscious and anesthetized albinon rat. J. Neurochem., 1977, 28, 897-916.

[20] SOKOLOFF L. - Modeling metabolic processes in the brain in vivo. Ann. Neurol.,1984, 15, 1-11.

[21] LEBRUN-GRANDI~ Ph., BARON J.C., SOUSSALINE F., LOCH C., SASTRE a . , B O U S S E R M . G . - Coupling between regional blood flow and oxygen utilization in the normal human brain. A study with positon emission tomography and oxygen-15. Arch. NeuroL, 1983, 40, 230-236.

[22] SALAMON G. et HUANG Y,P. - Computed tomography of the brain:Atlas of normal anatomy. Springer, Berlin, 1980.

[23] CHATRIAN G.E., SHAW C., LFFMAN H. - The significance of periodic lateralized epileptiform discharges in LEG: an electrographic, clinical and pathological study. Elec- troencephalogr Olin. Neurophysiol., 1964, 17, 177-193.

[24] KUHL D.E., ENGEL a., PHELPS M.E., SELIN C. - Epileptic pat- terns of local cerebral metabolism and perfusion in hu- mans determined by emission computed tomography of 18FDG and 13NH3. Ann. NeuroL, 1980, 8, 348-360.

[25] ENGEL J., KUHL D.E, PHELPS M.E. - Patterns of human lo- cal cerebral glucose metabolism during epileptic sei- zures. Science, 1982, 218, 64-66.

[26] ENGEL J., KUHL D.E., PHELPS M.E. - Regional brain meta- bolism during seizures in humans. In: Delgado-Escueta A.V., Wasterlain-C.J., Treiman D.M., Porter R.J., eds. Ad- vances in Neurology: Status Epilepticus, Raven Press, new York, 1983, 141-148.

[27] ENGEL J., KUHL D.E., PHELPS M.E., RAUSCH R, NUWER M. Local cerebral metabolism during partial seizures. Neu- rology, 1983, 33, 400-413.

Etats de mal epileptiques- 4 7 -

[28] THEODORE W.H., NEWMARK M.E., SATO S., BROOKS R., PA- TRONAS N., DE LA PAZ R., Di CHiRO G., KSSLER R.M., MAR- COLIN R., MANNING R.G., CHANNING M., PORTER R.J. - 18F- Fluorodeoxyglucose positon emission tomography in refractory complex partial seizures. Ann ; Neurol., 1983, 14, 429-437.

[29] LAMMERTSMA A.A., JONES T. - Correction for the presence of intravascular oxygen-15 in the steady state technique for measuring regional oxygen extraction ratio in the brain : 1. Description of the method. J. Cereb. Blood Fow Metab., 1983, 3, 416-424.

[30] STEINLING M., BARON a.c. Mesure du dCbit sanguin cerC- bral local par inhalation continue de C1502 et tomogra- phie d'~mission : 6tude des limites du module. J. Biphys. M~d. Nucl., 1982, 6, 89-95.

[31] SiESJ0 B.K. - Cell damage in the brain : a speculati~/e synthetis. J. Cereb. Blood Flow MetaboL 1981, 1,155- 185.

[32] SIESJ0 B.K., INGVAR M., FOLBERGROVA J., CHAPMAN A.G. - Local cerebral cerebral circulation and metabolism in bi- cuculine-induced status epilepticus : relevance for deve- lopment of celle damage. In: Delgado-Escueta A.V., Wasterlain C.G., Treiman DM., Porter R.J., eds. Ad- vances in Neurology: Status Epilepticus, Raven Press, New York, 1983, 217-230.

[33] MELDRUM B.S., NILSSON B. - Cerebral blood flow and me- tabolic rate early and late in prolonged epileptic seizures induce in rats by bicueulline. Brain, 1976, 99, 523-542.

[34] MELDRUM B.S. - Metabolic factors during prolonged sei- zures and their relation to nerve cell death. In : Delgado- Escueta A.V., Wasterlain C.G., Treiman D.M., Porter R.J., eds. Advances in Neurology: Status Epilepticus, Raven Press, New York, 1983, 261-275.

[35] HORTON R.W., MELDRUM B.S., P.EDLEY T.A., McWILLIAM J.R. - Regional cerebral blood flow in the rat during prolon- ged seizure activity. Brain Res., 1980, 192, 399-412.

[36] HOWSE D.C. - Cerebral energy metabolism during experi- mental status epilepticus, In: Delgado-Escueta A.V., Wasterlain C.G., Treiman D.M., Porter R.J., eds; Ad- vances in Neurology: Status Epilepticus, Raven Press, New York, 1983,209-216.

[37] FOLBERGROVA J., INGVAR M., SIESJ0 B.K. - Metabollic changes in cerebral cortex, hippocampus, and cerebel- lum during sustained bicuculline-induced seizures. J. Neurochem. , 1981, 37, 1228-1238.

[38] CQRSELLIS J.A.N., BRUTON c.a. - Neuropathology of status epilepticus in humans. In: Advances in Neurology, Vol. 34 (A.V. Delgado-Escueta, C.G. Wasterlain, D.M. Trei- man et R.J. Porter, eds.), Raven Press, New York, 1983, pp. 129-139.

[39] OLNEY J.W., No OL, RHEE V. - Cytotoxic effects of acidic and sulphur containing amino acids on the infant mouse central nervous system. Exp. Brain Res., 1971, 14, 61-76.

[40] COLLINS R.C. et OLNEY J.W. - Focal cortical seizures cause distant thalamic lesions. Science,1982, 218, 177- 179.

[41] ROTHMAN S.M., OLNEY J.W. - Excitotoxicity and the NMDA receptor. TINS, 1987, 10, 299-302.

[42] GRIFPITHS T., EVANS M.C., MELDRUM B.S. - The role of cal- cium in selective neuronal loss in status epilepticus : an experimental study in the rat hippocampus. In :Baldy- Moulinier M., Ingvar D.H., Meldrum B.S., eds. Current Problems in Epilepsy : Cerebral Blood Flow, metabolism and Epilepsy, John Libbey, London, 1983, 285-291.

R~an. Urg.,1992, 1, n°1,38-48

- 4 8 - Etats de mal ~pfleptiques

[43] FRANCK G. GRISAR T. et MOONEN G. - Glial and neuronal Na+, K+ pump. In: Advances in cellular neurobiology, vol. 4(S; Fedoroff et L. Hertz, eds.) Academic Press, New York, 1983, pp. 133-159.

[44] BARON J.C., BROUSSAR M.G., REY A., GUILLARD A., COMAR U., CASTAIGNE P. - Reversal of focal misery perfusion syn- drome by extra-intracranial arterial bypass in hemodyna- mic cerebral ischaemia. Stroke, 1981, 12, 454-459.

[45] BARON J.C., COMAR D., BOUSSER M.G., SOUSSALINE F., CROUZEL C., PLUMMER D., KELLERSHOHN E.G., CASTAIGNE P. - Etude tomographique, chez I'homme, du d6bit sanguin et de la consommation d'oxyg6ne du cerveau par inhala-

tion continue d'oxyg~ne-15. Rev. Neurol. (Paris) 1978, 134, 545-556.

[46] FRACKOWIAK R.S.J., WiSE R.S.J. - Positron tomography in ischaemic cerebrovascular disease. NeuroL Clin., 1983, 1, 183-201.

[47] WISE R.S.J., BERNARI31 S., FRACKOWIAK R.S.J., LEGG N.J., JONES T . - Serial observations on the pathophysiology of acute stroke. Brain,1983, 106, 197-222.

48] FRACKOWlAK R.S.J. - Pathophysiology of human cerebral ischemia : studies with positron tomography and 15oxy- gen. In: Brain imaging and brain function. (L. Sokoloff, ed.) Raven Press, New York, 1985, pp. 139-161.

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R6an. Urg., 1992, 1, n ° 1, 38-48