Mesures non invasives de l'activité électrophysiologique des cellules sensorielles et des neurones

66 Pages·2017·4.19 MB·French

by  Gregory Gerenton

Mesures non invasives de l’activité electrophysiologique
des cellules sensorielles et des neurones auditifs.
Applications au diagnostic de pathologies de l’oreille
interne.
Gregory Gerenton
To cite this version:
Gregory Gerenton. Mesures non invasives de l’activité electrophysiologique des cellules sensorielles et
desneuronesauditifs. Applicationsaudiagnosticdepathologiesdel’oreilleinterne.. Médecinehumaine
et pathologie. Université d’Auvergne - Clermont-Ferrand I, 2015. Français. ￿NNT: 2015CLF1MM17￿.
￿tel-01657432￿
HAL Id: tel-01657432
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École Doctorale n°65 : Sciences de la Vie, Santé, Agronomie
THÈSE
Présentéedevant
l’Université d’Auvergne - Clermont 1
Pourl’obtentiondudiplômede
Doctorat Spécialité “Biophysique auditive”
de
Grégory G
ERENTON
le7Décembre2015
Mesures non invasives de l’activité électrophysiologique
des cellules sensorielles et des neurones auditifs.
Applications au diagnostic de pathologies de l’oreille
interne
Directeurdethèse:PaulAVAN
Co-encadrantdethèse:FabriceGIRAUDET
Jury
MrHungTHAI-VAN Professeur Rapporteur
MrAndréCHAYS Professeur Rapporteur T
MrLaurentGILAIN Professeur Présidentdujury
H
E
LaboratoiredeBiophysiqueettraitementdel’image
UMRINSERM1107,FacultédeMédecine-Universitéd’Auvergne,France S
E
Remerciements
Je me souviens du premier conseil qui m’a été donné lorsque j’ai commencé mes
travaux, "La thèse ne se résume pas à un travail de paillasse, fais attention de ne pas
rester isolé et focalisé sur tes manip". En choisissant d’effectuer ma thèse CIFRE en
collaboration avec une start-up, ce problème ne s’est pas posé. J’ai au contraire dû être
très polyvalent et m’adapter, ce qui m’a permis de découvrir beaucoup de nouveaux
domaines. La réussite de ces travaux je la dois cependant à toutes les personnes qui se
sontimpliquéespourm’aideretmesoutenir.
En premier lieu, je tiens à remercier mon directeur de thèse, monsieur le professeur
Paul AVAN, pour la confiance qu’il m’a accordée en acceptant d’encadrer ce travail
doctoral, pour ses innombrables conseils ainsi que pour toutes les heures qu’il a
consacrées à m’enseigner le fonctionnement de l’audition et à diriger cette recherche.
J’aimerais également lui dire à quel point j’apprécie ses qualités humaines d’écoute,
de pédagogie et d’humilité malgré son champ de connaissance et de compétence
considérable.
Le docteur Fabrice GIRAUDET pour m’avoir enseigné sans retenue les nombreux
domaines qui font ce manuscrit, pour le temps qu’il a consacré à la finalisation de ces
travaux,ainsiquepoursabonnehumeurcommunicative.
Les professeurs Hung THAI-VAN et André CHAYS pour m’avoir fait l’honneur de
rapportercettethèseainsiquepourtouslesconseilséclairésqu’ilsontsumeprodiguer
lorsdesdifférentscomitésdesuividemestravaux.
Le professeur Laurent GILAIN pour avoir accepté de participer à ce jury de thèse,
mais aussi pour l’ambiance de travail qu’il insuffle au sein du service ORL du CHU
de Clermont-Ferrand, rendant possible les investigations cliniques présentées dans ce
mémoire.J’enprofited’ailleurspourremercierlepersonnelduserviceORL,quiatoujours
faitsonmaximumpouraideraubondéroulementdesinvestigations.
Je remercie également les patients et sujets qui ont accepté de participer aux
différentesétudesetsansquiaucuneinvestigationn’auraitétépossible.
Je remercie également l’Association Nationale de la Recherche et de la Technologie
(ANRT)pouravoirco-financémestravaux.
J’enarriveàremercierlesmembresdelasociété ECHODIA sonprésidentMrThierry
HASSOUN, pour m’avoir fait confiance en acceptant de co-financer mes travaux, mais
aussi pour ses conseils et les heures passées ensemble à chercher des solutions aux
problèmes. Au fil des années, nous avons tissé des liens qui s’étendent aujourd’hui bien
audelàducadreprofessionnel.
ÀMrRomainMOURA,collèguemaisavanttoutami,quejeremerciepoursonsoutien
et l’aide quasi quotidienne qu’il a pu m’apporter. Binôme depuis notre licence, nous
avonsrégléensemble,bruyammentilestvrai,unnombreincalculabledebugs.
1
Je tiens également à remercier les personnes que j’ai pu rencontrer grâce à mes
travaux, je pense notamment au professeur Thierry MOM, au docteur Michel TOUPET
ou encore à Dominique MÉNÉTRIER. Par vos qualités personnelles et vos propos, vous
rendezledomainedel’auditionpassionnant.
Je n’oublie pas non plus les docteurs Aurélie BACHY et Beatriz MADERO, que ce soit
danslecadreprofessionnelouendehors,vouscôtoyerauraétéàlafoisunplaisiretune
sourced’inspiration.
Ungrandmerciettoutemonamitiéàtousceuxquiontpartagécesannéesdetravailà
mescôtés.JepenseenparticulieràLaurence,Julien,Blandine,Laurie,Marion,ainsiqu’à
touslesétudiantsquej’aipucôtoyeretencadreretquiontfaitavancermontravail.
À mes parents, mon frère, mes amis d’enfance du Puy-en-Velay ainsi qu’à la famille
MONNET-RIGAUD-FALEYEUX mercipourvotresoutien,sansvousl’aboutissementdeces
travauxn’auraitpasétépossible.
Enfinjeremerciemacompagne,Clotilde,poursonsoutienquotidiensansfailleainsi
quepourlesheurespasséesàrelirecemanuscrit.
2
Résumé
Grâce à la miniaturisation de la technologie ainsi qu’a l’augmentation constante
des capacités de calcul numérique, les méthodes objectives et les appareils de mesures
de la physiologie auditive évoluent. C’est dans l’optique de créer de nouveaux outils
diagnostics que la société Echodia a été créée en 2009. Celle-ci finance aujourd’hui mes
recherchessousconventionCIFRE.
Les présents travaux proposent, dans une première partie, de présenter comment
deux méthodes de mesures non invasives ont été mises en oeuvre pour être applicables
au diagnostic de l’hydrops cochléaire. Les méthodes sont basées sur le fait que les
réponsesdescellulesciliéesdelacochléeàdesstimulisonoresdépendentdelaposition
au repos de leur touffe de stéréocils. Or, l’hydrops cochléaire, l’une des principales
caractéristiques de la maladie de Menière, est susceptible de venir perturber cet
environnement. Une variation chimique ou mécanique de celui-ci peut ainsi être mise
enévidencepardifférentesméthodesd’explorationobjectives.Lapremièreestbaséesur
unenregistrementélectrophysiologique.EnétudiantlePotentieldesommation(SP)de
l’ÉlectroCochléoGraphie (ECochG), nous allons recueillir une image du tour basal de
la cochlée. La deuxième méthode est basée sur un enregistrement acoustique dans le
méat acoustique externe. En monitorant le déphasage des Produits de distorsion des
oto-émissionsacoustiques(DPOAE),nousallonsenregistrerlesréponsesdutourapical
delacochlée.
La deuxième partie est consacrée à une étude au cours de laquelle nous avons
enregistré de manière concomitante le SP (basal) ainsi que le DPOAE (apical) chez 73
patientssouffrantdevertigesdeMenière,àproximitéd’uneattaque(n=40)ouentreles
attaques, sans symptômes cliniques (n = 33). Dans le cas des DPOAE, c’est la phase du
produitdedistorsion(PDA)à2∗f1−f2quiaétéétudiéeenréponseàdessonsstimulants
defréquencef1=1kHzetf2=1,2kHz.Lapuissancedesdeuxfondamentauxaétéfixée
entre70et75dBSPLenfonctionduniveauduDPOAE.LerapportentreSPetlePotentiel
d’actionglobal(AP)a,quantàlui,étémesurédemanièreextra-tympaniqueenréponse
à des clics de 95dB nHL. Ces deux mesures ont été effectuées plusieurs fois pendant un
testdepostureafind’évaluerleurstabilité.
Les limites normales de déphasage du DPOAE en réponse à la posture [-18 °, +38 °] ont
été dépassées chez 75% des patients étant venus consulter à proximité d’une crise. Sur
cesmêmessujets,l’étudeduratioentreSPetAPadépassélavaleurnormale(<0,40)dans
60%descas.Deplus,chezlespatientsàproximitéd’unecrisedevertige,lesdeuxtypesde
mesuresrévèlentdesfluctuationsentredeuxrépétitions.Cesécartsmettentenévidence
combien l’hydrops entrave le bon fonctionnement de la mécanique cochléaire. Le fait
deconstaterdesvariationssurdeséchellesdetempsaussicourtespourraitexpliquerla
sensibilité imparfaite des tests diagnostics. En effet, les protocoles de mesure du SP ou
desDPOAEnécessitentunmoyennagedesacquisitionsqui,pardéfinition,atendanceà
nivelerlesfluctuationstransitoires.
Mots-clés : oto-émissions acoustiques, électrocochléographie, physiologie des cel-
lulesciliées,hydropscochléaire.
3
Abstract
Thanks to technology miniaturization as well as digital computing abilities steadily
increasing, objective measurement methods and their related devices evolve. Echodia
companywascreatedin2009withthegoaltocreatenewdiagnostictools.Thecompany
currentlysupportsmyresearchworkthroughaCIFREconvention.
The first part of this thesis presents two non-invasive measurement methods that
have been implemented to the diagnosis of cochlear hydrops. The methods are based
on the responses of cochlear hair cells to sound stimuli, depending themselves on the
resting position of their stereocilia bundles. Cochlear hydrops, a hallmark of Meniere’s
disease, is likely to disturb this environment. A chemical or mechanical variation of
this environment may be observed by various objective exploration methods. The first
method is based on an electrophysiological recording. By studying the Summating
Potential(SP) of the Electrocochleography(ECOG) we will register activity in the basal
part of the cochlea. The second method is based on a sound recording in the external
acoustic meatus. By monitoring the phase shifts of Distortion-Product OtoAcoustic
Emissions(DPOAE),wewillrecordtheapicalresponsesofthecochlea.
Thesecondpartofthisthesisfocusesonastudyinwhichwerecordedconcomitantly
the SP (basal) and the DPOAE (apical) in 73 patients with Menière’s disease, close to
an attack (n = 40) or between attacks without clinical symptoms (n = 33). In the case of
DPOAE,thephaseat2∗f1−f2hasbeenstudiedinresponsetopuresinusoidalsounds
atfrequencyf1=1kHzandf2=1,2kHz.Thepowerofthetwoprimarywassetbetween
70and75dBSPLbasedontheleveloftheDPOAE.TheSPtoActionPotential(AP)ratio
has been measured by extra-tympanic electrode in response to 95dB nHL clicks. These
twomeasurementswereperformedseveraltimesduringaposturaltesttoevaluatetheir
stability.
ThenormallimitofthephaseshiftoftheDPOAEduringaposturaltest[-18°,+38°]was
exceeded in 75% of patients near an attack. On these subjects, the study of the SP/AP
ratio exceeded the normal value (<0.40) in 60% of cases. In addition, the two types
of measurements made on patients near a vertigo attack reveal fluctuations between
reiteration. These differences highlight how hydrops hinders the proper functioning of
the cochlear mechanics. This short time scales fluctuations might explain the imperfect
diagnosticsensitivityofSPandDPOAEtests,asaveragingprocedureswouldtendtolevel
outtransientfluctuationscharacteristicofhydrops.
Keywords : otoacoustic emissions, electrocochleography, hair cell physiology, endo-
cochlearhydrops.
4
Table des matières
Listedestableaux 6
1 Lesystèmeauditif 7
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2 L’oreilleexterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3 L’oreillemoyenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 L’oreilleinterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5 Lacochlée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6 Lesvoiesauditives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 Explorationobjectivedel’audition 16
2.1 Rôledecesméthodesobjectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Latympanométrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3 Lesoto-émissionsacoustiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4 L’électrophysiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 LamaladiedeMenière 21
3.1 Présentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.2 Signescliniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3 Cause . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.4 Diagnostic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4 Systèmesettechniquesdemesure 26
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2 Acquisitionettraitementdel’ECochG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.3 LaméthodedemesureduDPOAE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5 Étude1:MesuredugradientdedéphasagedesDPOAE 35
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2 Protocoledemesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.3 Résultatsdel’étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.4 Conclusionsetperspectivesdel’étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6 Étude2:Électrocochléographieetoto-émissionsdanslamaladiedeMenière 41
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.2 Protocoledemesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.3 Résultatsdel’étudeetdiscussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.4 Conclusionsetperspectivesdel’étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Conclusion 58
Glossaire 59
Bibliographie 60
Annexes 64
5
Liste des tableaux
3.1 CritèresdiagnosticdelamaladiedeMenièreselonl’AAO-HNS1995 . . . . . 24
6.1 ClassificationdesréponsesauxtestsdeDPOAEetd’ECochGdanslesoreilles
symptomatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6.2 Tableau récapitulatif du nombre de patients diagnostiqués en fonction du
typedetestutilisé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6
Chapitre 1
Le système auditif
« J’entendsbienquejepourraisdevenir
sourd,jesensbienquejepourrais
perdrel’odorat,maisjenemevoispas
deveniraveugle. »
GeorgesCourteline
Sommaire
2.1 Rôledecesméthodesobjectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Latympanométrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3 Lesoto-émissionsacoustiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.1 LesOto-émissionsacoustiquesévoquéestransitoires-TEOAE . . . 18
2.3.2 LesProduitsdedistorsiondesoto-émissionsacoustiques-DPOAE 18
2.3.3 LeDéphasagedesproduitsdedistorsiondesoto-émissionsacous-
tiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 L’électrophysiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4.1 LesPotentielsévoquésauditifs-PEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4.2 L’ÉlectroCochléoGraphie-ECochG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7
CHAPITRE1. LESYSTÈMEAUDITIF
1.1 Introduction
L’ouïe est la capacité de percevoir des sons. Cette faculté nous permet de capter des
informations provenant de notre environnement qui peuvent avoir différents rôles. Elle
a par exemple pour vocation initiale de permettre d’entendre les prédateurs arriver, de
localiserdesproies,ouencoreplusprochedenouslacommunicationetmêmeleplaisir
àtraversl’écoutedemusique.
Toutescesinformationssontcaptéesparlesystèmeauditif,quicollecteettransforme
lesvibrationsacoustiquesensensationauditive.L’auditionhumainepermetd’entendre
dessonsdansuneplagedefréquencescomprisesentre16Hzet20000Hz.
L’oreilleestl’organequiremplitcerôledecapteurauditif.Onpeutladécomposerentrois
partiesdistinctes:l’oreilleexterne,moyenneetinterneayantchacuneunrôleprécis(voir
figure1.1page8).
FIGURE1.1–Vued’ensembledel’oreillehumaine(oreilleExterne,Moyenne,Interne).
Source:Bausch&Lomb-www.toutsurloreille.fr
8