Essai clinique virtuel sur les psychédéliques pour traiter les patients atteints de troubles de la conscience

Des chercheurs de l’Université de Liège et des collaborateurs internationaux ont développé un « essai clinique virtuel » explorant un traitement pharmacologique inédit chez des patients qui présentent des troubles de la conscience après un coma. Le traitement proposé repose sur l’utilisation de substances psychédéliques, telles que la psilocybine et le diéthylamide de l’acide lysergique (LSD), connues pour leurs effets intenses sur la perception et l’état de conscience chez les volontaires sains. Ces expériences remarquables sont considérées comme liées à une augmentation de la complexité dynamique de l’activité cérébrale.

Chez les patients présentant des troubles de la conscience, la dynamique cérébrale est fortement réduite, ce qui pourrait contribuer à la diminution de la conscience. Ainsi, les effets thérapeutiques potentiels reposent sur l’hypothèse qu’une augmentation à court terme de la complexité de l’activité cérébrale pourrait entraîner une amélioration de l’état de conscience de ces patients.

La réalisation d’essais cliniques avec des substances psychédéliques est cependant confrontée à de nombreux obstacles légaux et nécessite une planification et des considérations éthiques rigoureuses. Dans leur étude, publiée dans Advanced Science, Naji Alnagger et ses collègues ont innové en utilisant des modèles computationnels personnalisés du cerveau de chaque patient, construits à partir d’IRM individuelles (IRM fonctionnelle et imagerie de diffusion). Après avoir modélisé le cerveau de chaque patient, les chercheurs ont simulé les effets du LSD et de la psilocybine comme s’ils étaient administrés dans un essai clinique réel - mais de manière virtuelle. Les résultats montrent que ces substances pourraient faire évoluer l’activité cérébrale des patients vers une dynamique plus saine, flexible et complexe.

Pour étudier la dynamique de cette activité cérébrale simulée, les chercheurs ont observé comment une perturbation artificielle s’intégrait dans l’activité du cerveau au fil du temps et en intensité. « Pour comprendre un système dynamique - en l’occurrence le cerveau - il est souvent utile de le perturber », explique Naji Alnagger, premier auteur, doctorant au Coma Science Group. "Imaginez que vous vouliez comprendre la viscosité d’un liquide, autrement dit sa dynamique : vous pourriez le "sonder". En observant comment il réagit à la perturbation, combien de temps il met à revenir à l’état initial et dans quelle mesure il est perturbé, vous pourriez en apprendre beaucoup sur sa viscosité. Le même principe s’applique ici : observer la réaction du modèle à une perturbation artificielle nous renseigne sur la nature des dynamiques cérébrales."

Les chercheurs ont d’abord validé cette méthode de perturbations simulées en montrant que la réponse à la perturbation était plus faible dans les états de conscience réduite - comme chez les patients avec des troubles de la conscience ou les volontaires sains sous anesthésie - que dans l’état d’éveil normal. Ils ont ensuite montré que sous psychédéliques, la réponse à la perturbation était encore plus élevée que chez les individus sains non exposés au traitement.

Les simulations menées chez les patients post-coma ont révélé que l’administration virtuelle de LSD et de psilocybine augmentait leurs réponses aux perturbations. L’effet était plus marqué chez les patients présentant des signes minimaux de comportement non réflexe (état de conscience minimale) que chez ceux sans aucun signe clinique de conscience (syndrome d’éveil non répondant). En distinguant ces deux groupes diagnostiques, les chercheurs ont également montré que l’effet du traitement simulé était davantage corrélé à la force de la connectivité structurelle chez les patients en éveil non répondant, et à la connectivité fonctionnelle chez les patients en état de conscience minimale.

« Ce qui était particulièrement remarquable, c’est que les patients présentaient un niveau de connectivité structurelle similaire. Ce qui différait entre les deux groupes de patients, c’était l’efficacité de cette connectivité existante. Il semble donc que non seulement la force, mais aussi l’organisation efficace des connexions soit essentielle pour soutenir les changements dynamiques associés aux psychédéliques », explique la Dre Jitka Annen,  chercheuse à l’Université de Gand et affiliée au GIGA Consciousness de l’Université de Liège.

« Les résultats de cette étude suggèrent que si ce traitement devait être appliqué en contexte clinique réel, les patients les plus susceptibles d’en bénéficier seraient les patients en état de conscience minimale présentant une connectivité fonctionnelle fortement organisée. Cela constitue un point de départ pour orienter de futurs essais cliniques », indique Olivia Gosseries, directrice du Coma Science Group.

Les modèles computationnels offrent une approche permettant de tester des traitements in silico, d’identifier les bons candidats potentiels et d’explorer les mécanismes sous-jacents d’une intervention donnée. « Il s’agit d’une preuve de concept importante », déclare Naji Alnagger. « Bien que de nombreux travaux soient encore nécessaires avant toute application clinique, cette étude montre que la modélisation computationnelle personnalisée pourrait, à terme, devenir un élément clé du travail préclinique et de la médecine personnalisée. »

Cette étude résulte d’une collaboration entre le CHU de Liège, l’Imperial College London, l’Université de Maastricht, la Sorbonne Université, l’Université Pompeu Fabra et d’autres partenaires internationaux.

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