Le phénomène des microstates EEG a été décrit pour la première fois dans les années 1980 par le neuroscientifique zurichois Dietrich Lehmann. Depuis, des milliers d'enregistrements réalisés chez des personnes éveillées, endormies ou sous anesthésie, ainsi que chez des patientes et patients atteints de troubles neurologiques ou psychiatriques, ont confirmé que ces configurations récurrentes portent une information riche sur la santé mentale.

«Les microstates EEG constituent en quelque sorte l'alphabet du langage cérébral», détaille Christoph Michel. «Mais, comme changer une seule lettre peut changer le sens d'un mot, et changer l'ordre des mots transforme le sens d'une phrase, ce qui compte n'est pas seulement quels microstates surviennent, mais leur séquence, et les règles qui régissent la manière dont l'un transite vers le suivant.» Le cerveau possède ainsi non seulement un alphabet, mais aussi une grammaire et une syntaxe. 

Des rêves à la démence

Comment déchiffrer cette langue constituée d’impulsions électriques pour lire le contenu de l'esprit? «Les microstates permettent de saisir les dynamiques cérébrales extrêmement rapides, à l’échelle de la milliseconde, et permettent donc de capturer la façon dont le cerveau transite entre les états, ce qui change avec le vieillissement, ou ce qui se passe lorsque la mémoire commence à flancher», indique Lucie Bréchet. «Et contrairement à d’autres méthodes beaucoup plus lourdes, comme l’IRM, l'EEG peut être réalisée à domicile, sans infrastructures lourdes. Cela permet de cumuler des données individuelles et collectives, sur le long terme, et ainsi déterminer des motifs propres à des états particuliers ou à des pathologies.»  

Ainsi, certains microstates enregistrés pendant le sommeil non-paradoxal se sont révélés différents selon que la personne indiquait au moment du réveil si elle avait rêvé ou non. Dans la schizophrénie, deux microstates présentent des altérations que l'on retrouve aussi chez les proches non malades des patients et patientes, suggérant un marqueur de vulnérabilité génétique. Chez les personnes souffrant de la maladie d’Alzheimer, les modifications des microstates suivent fidèlement le déclin cognitif. 

Contre l'inflation des certitudes

Avec près de 40 ans de recherche, pourquoi l’étude des microstates EEG n’est-elle pas entrée en clinique de manière routinière, comme outil diagnostic et de suivi notamment? «Un point essentiel, que nous mettons en évidence dans notre revue, est la manière dont les résultats de recherche prennent leur place dans le corpus de connaissance», souligne Lucie Bréchet. «Un résultat prudent issu d'une petite étude peut, à force d'être cité, finir par passer pour un consensus. Ainsi, pour pouvoir réellement passer de la recherche fondamentale à l’application, il est essentiel de distinguer ce qui est solidement établi de ce qui reste spéculatif.» 

L'article fixe ainsi l'agenda de la prochaine décennie, en direction d'études plus larges qui diront si ces configurations en millisecondes peuvent devenir de véritables outils de diagnostic. Trois chantiers s'imposent. D'abord, standardiser les méthodes — le champ souffre encore d'une cacophonie de protocoles incompatibles qui rend les comparaisons entre études hasardeuses. Ensuite, dépasser les statistiques de groupe pour atteindre la prédiction individuelle: c'est là que réside l'utilité clinique réelle, et c'est là que l'apprentissage automatique pourrait jouer un rôle décisif. Enfin, croiser les méthodes: combiner microstates EEG, IRM fonctionnelle rapide et modélisation computationnelle pour relier les éclairs de cent millisecondes aux grandes dynamiques du cerveau au repos.

L'objectif à terme? Des bases de données normatives couvrant l'ensemble de la vie — du nourrisson à la personne âgée — qui permettraient de situer un individu par rapport à une référence et d'en faire un vrai outil de diagnostic. 

Pr Christoph MICHEL
professeur honoraire,
Département des neurosciences fondamentales

Dre Lucie BRÉCHET
chercheuse,
Département des neurosciences cliniques