[Recherche] : Nectarine, une équipe vitaminée pour améliorer les soins en santé mentale

Une nouvelle équipe-projet, dénommée Nectarine, vient de voir le jour à l’antenne Inria de Strasbourg. Son noyau ? Les expériences psycho-physiques, l’IA, l’analyse de données, la modélisation et la simulation. Son nectar ? Faciliter la mise au point de traitements neuromodulateurs non invasifs au service de la santé mentale. Présentation avec son fondateur, Axel Hutt.

Des défis majeurs en santé mentale

Axel Hutt a entamé des études en physique dans les années 1990, mais a très vite pivoté vers les neurosciences computationnelles et n’en est (presque) plus jamais sorti. À tel point qu’aujourd’hui, le chercheur a créé au sein du Centre Inria de l’Université de Lorraine une nouvelle équipe dans ce domaine, baptisée Nectarine (Neuromodulation par mEdiCamenTs phARmacologIques et NumériquEs). Elle s’appuie sur les travaux qu’Axel Hutt, jusqu’ici rattaché à l’équipe-projet Mimesis, mène depuis 2019 en collaboration étroite avec l’équipe Inserm UMR 1329 "Strasbourg Translational Neuroscience & Psychiatry".

« Nous travaillons conjointement sur deux axes principaux : le déficit de l’attention et les troubles de la perception du temps chez les patients schizophrènes », indique Axel Hutt. Il faut dire que les défis à relever dans un cas comme dans l’autre sont conséquents : « Il existe des médicaments contre les déficits de l’attention, mais on sait qu’au bout de quelques années, le corps s’adapte et le traitement perd en efficacité, poursuit le chercheur. Quant à la problématique de la perception du temps dans la schizophrénie, elle empêche les patientes et patients d’anticiper les modifications de leur environnement ou les actions de leur entourage, ce qui leur complique grandement la vie. » Axel Hutt espère donc trouver de nouvelles pistes de traitement, pour la schizophrénie comme pour les TDA.

S’appuyer sur la modélisation pour améliorer les traitements

Pour cela, il a adopté une approche originale, inspirée de ses quatre années passées à la Deutsche Wetterdienst (entre 2015 et 2019), l’équivalent allemand de Météo France. « L’atmosphère est si complexe que les météorologues ne disposent pas d’un modèle parfait qui explique l’impact de chacun des paramètres en jeu, explique-t-il. En revanche, ils ont élaboré des modèles qui suffisent à prédire avec efficacité la météo. »

Dans le cadre de Nectarine, il compte procéder de la même façon : se passer de la connaissance (encore inaccessible aujourd’hui) du fonctionnement précis du cerveau, mais s’appuyer sur des modèles décrivant certains mécanismes pour améliorer la neuromodulation, c’est-à-dire l’utilisation de traitements (ici non invasifs) modifiant l’activité cérébrale chez des patientes et patients atteints de pathologies cérébrales. Une méthode appliquée dans deux thèses, coencadrées par Axel Hutt avec Anne Bonnefond et Anne Giersch, de l’UMR 1329.

Une thèse sur l’attention, l’autre sur la schizophrénie

La première thèse se concentre donc sur le déficit d’attention, avec en traitement testé le neurofeedback. La doctorante, Negin Majzoubi, a déjà mené des expériences psycho-physiques auprès de douze volontaires : elles et ils ont participé à un jeu cognitif qui teste l’attention, soit sans feedback, soit avec une image positive ou négative qui s’affichait lorsque la réponse était exacte ou non.

« Nos premiers résultats confirment ce qu’avaient commencé à montrer d’autres études : le neurofeedback améliore l’attention ; les temps de réponse sont réduits et le taux de bonnes réponses augmente », dévoile Axel Hutt. « C’est d’ailleurs assez logique : nous sommes tous plus motivés à travailler, et donc plus performants, lorsque nous obtenons un retour positif sur nos accomplissements. »

L’expérience sera renouvelée à l’automne, mais cette fois en observant également les ondes cérébrales des participants grâce à l’EEG (électroencéphalogramme). Ces données permettront de mieux comprendre ce qui se passe au niveau cérébral, mais surtout de faire ensuite appel à l’IA pour traiter les données. L’objectif ? En tirer un modèle qui permette d’adapter le neurofeedback en fonction de prédictions afin d’en faire un traitement le plus efficace possible.

La deuxième thèse vise quant à elle à établir si la stimulation magnétique transcrânienne (TMS), appliquée au niveau du cervelet, peut aider à améliorer la prédiction du temps chez les patients schizophrènes. Là encore, la doctorante Telma Nette, mène à la fois des expériences psycho-cognitives et des mesures EEG. « Le principe est le même : tester un traitement et tirer de ces observations, qui varient en fonction de chaque patient, un modèle générique qui nous permette ensuite d’améliorer le traitement pour tous les patients », reprend Axel Hutt.

Déficits de l’attention : à la recherche d’un protocole simple

De son côté, le chercheur souhaite aussi se lancer dans l’analyse des données d’une expérience menée il y a deux ans par un étudiant en master sur les battements binauraux (à basse fréquence) afin d’en observer les effets sur la relaxation ou la concentration. Un article sur le sujet est d’ailleurs en cours de publication. « Mon rêve serait qu’un jour, les patientes et patients qui souffrent d’un déficit de l’attention puissent bénéficier d’un protocole simple pour se traiter eux-mêmes au quotidien », espère Axel Hutt.

Les collaborations et les horizons du spécialiste des neurosciences ne s’arrêtent pas là. Par exemple, il travaille également avec l’université d’Ottawa, au Canada, sur des théories mathématiques en neurosciences, ou encore avec l’Université de Fribourg, en Allemagne, pour laquelle il réalise l’analyse de données EEG d’expériences de neuromodulation.

Des traitements non invasifs en ligne de mire

Enfin, une demande de bourse est sur le point d’être déposée en collaboration avec l’Inci (Institut des neurosciences cellulaires et intégratives). « Notre objectif est de financer une thèse pour tester un algorithme, mis au point par un ancien doctorant, destiné à la neurostimulation en boucle fermée », détaille Axel Hutt. « Nous savons en effet que dans le cas d’une psychose par exemple, la puissance des ondes alpha est trop faible et celle des ondes gamma trop élevée. L’algorithme établi peut en théorie optimiser la neurostimulation pour chaque patient afin d’effacer ces déséquilibres et nous souhaitons le vérifier, d’abord sur des modèles animaux. »

Autant de recherches qui trouveront leur place au sein de l’équipe Nectarine et bénéficieront à la fois de l’expertise d’Axel Hutt, mais aussi de celle de l’autre membre permanent de l’équipe, Camille Gontier. Celui-ci, spécialiste de l’apprentissage actif, s’attachera à créer des algorithmes qui permettront d’étudier les résultats des expériences en temps réel pour adapter, en temps réel toujours, les paramètres de celles-ci afin de les optimiser. Et faciliter ainsi, encore, la mise au point de traitements non invasifs pour diverses pathologies cérébrales.

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