La stimulation cérébrale électromagnétique est une approche thérapeutique de plus en plus utilisée en neurologie et en psychiatrie pour solliciter les mécanismes intrinsèques de réparation du cerveau. Ses résultats cliniques restent toutefois variables d'un patient à l'autre et peu reproductibles, en grande partie parce que les mécanismes sous-jacents demeurent mal compris. Le développement de protocoles thérapeutiques relève dès lors davantage de l'essai-erreur que d'un ajustement raisonné ciblant la pathologie. Cette étude s'est attachée à élucider l'action des champs magnétiques faibles, en distinguant deux questions clés : la dose et le rythme des impulsions sont-ils déterminants, et le champ magnétique agit-il directement sur les neurones, indépendamment de toute décharge électrique ?
Pour y répondre, les auteurs ont employé une stimulation magnétique transcrânienne répétitive de faible intensité (LI-rTMS, de l'ordre du millitesla) délivrée de façon focale, sur un modèle expérimental permettant de quantifier aisément un effet biologique : la réparation de la voie olivo-cérébelleuse de souris après lésion. Après section unilatérale du pédoncule cérébelleux, qui prive un hémicervelet de ses fibres grimpantes, la stimulation a été appliquée dix minutes par jour pendant deux semaines, in vivo comme ex vivo sur cultures organotypiques. Différents motifs de stimulation issus de la pratique clinique humaine ont été comparés — impulsions simples à 1 et 10 Hz, motifs de type theta-burst continu, intermittent ou aléatoire, et un motif biomimétique complexe à haute fréquence (BHFS). Le rôle du champ magnétique lui-même a été testé en présence ou en absence du cryptochrome, un magnétorécepteur cellulaire présumé, grâce à des souris knock-out. La réinnervation a été évaluée par immunohistochimie, l'activation cellulaire par le marquage de c-fos, et les modifications d'expression génique par PCR quantitative.
Les travaux montrent que la LI-rTMS induit la repousse axonale et la synaptogenèse nécessaires à la réinnervation du cervelet. Cet effet réparateur dépend étroitement du motif de stimulation : les rythmes biomimétiques complexes se révèlent plus efficaces que les rythmes réguliers habituellement utilisés en rTMS chez l'humain. La réparation requiert par ailleurs la présence du cryptochrome. Seuls les motifs favorisant la réparation ont augmenté l'expression de gènes impliqués dans la régénération neuronale, dont près de 40 % constituent des cibles du cryptochrome.
Ces résultats indiquent que des champs magnétiques faibles peuvent modifier le cerveau sans déclencher directement l'activité neuronale. Plutôt qu'une activation des neurones par les courants électriques induits, les auteurs proposent que ces champs agissent via le cryptochrome pour activer des cascades de signalisation cellulaire. Cette compréhension nouvelle des mécanismes de la neuroplasticité structurale ouvre des pistes pour optimiser la stimulation électromagnétique et concevoir des traitements adaptés à différentes maladies neurologiques.