Le professeur Jean-Marc Lina

Une plongée dans les mystères du cerveau

18 octobre 2018

L’électricité et le magnétisme sont de formidables sources de renseignements sur le fonctionnement du cerveau et, par ricochet, sur des maladies graves et encore mal comprises comme l’épilepsie, la maladie d’Alzheimer ou les dysfonctionnements du sommeil. Les travaux de Jean-Marc Lina marquent une avancée significative dans l’utilisation des signaux électriques cérébraux, dans leur interprétation et les applications biomédicales qu’ils permettent.

Professeur au Département de génie électrique, Jean-Marc Lina est spécialiste de l’imagerie cérébrale. Pour observer l’activité du cerveau et mieux en comprendre le fonctionnement ou le dysfonctionnement, il a recours à diverses approches algorithmiques du traitement du signal et de l’information.

Les deux principales sources d’information sont l’électroencéphalographie (EEG) et la magnétoencéphalographie (MEG). La première implique l’utilisation d’électrodes placées sur le cuir chevelu d’un sujet afin de capter les signaux électriques cérébraux, tandis que la seconde permet de mesurer les champs magnétiques produits par l'activité électrique des milliards de neurones du cerveau. Jean-Marc Lina combine les données recueillies par l’EEG et la MEG pour dresser une cartographie élaborée du fonctionnement cérébral.

Dans certains cas, il utilise une troisième approche : l’imagerie optique. Cette méthode consiste à envoyer de la lumière dans le cerveau à l’aide de fibres optiques. Après avoir traversé la peau et le crâne, la lumière se propage dans les différentes régions cérébrales et fournit des informations complémentaires à celles obtenues grâce à l’EEG et à la MEG.

Mieux comprendre et traiter l’épilepsie

L’épilepsie est une maladie qui peut être contrôlée grâce à la médication, mais pour les patients dits « pharmacorésistants » la chirurgie est la seule solution. La neuro-imagerie électromagnétique (MEG-EEG) permet de déterminer les régions du cerveau qui sont liées à l’épilepsie du patient et qui sont susceptibles de faire l’objet d’une ablation chirurgicale. Élaborée il y a une dizaine d’années au Centre de recherches mathématiques (UdM), puis appliquée dans le cadre de recherches sur l’épilepsie en collaboration avec le professeur Christophe Grova (Concordia), une approche issue de la théorie de l’information permet d’évaluer ces régions cérébrales pathogènes.

Dans le même cadre, le chercheur et le professeur Jean Gotman (McGill) se sont demandé s’il était possible de prédire les crises épileptiques, ce qui a toujours été jugé impossible. Pour ce faire, ils ont entrepris des analyses minutieuses du signal intracrânien, obtenu grâce à des électrodes placées à l’intérieur du cerveau, dans une routine clinique exceptionnelle, mais non inhabituelle, de l’évaluation du patient. C’est en étudiant cette activité bioélectrique au moyen d’algorithmes mathématiques dédiés à l’analyse multifractale des signaux que Jean-Marc Lina et ses collègues ont élaboré des modèles prédictifs des crises d’épilepsie. Il souhaite maintenant pouvoir bientôt prédire les crises grâce à l’EEG, une méthode de neuro-imagerie non invasive.

L’œil, une fenêtre sur le cerveau

Excroissance naturelle et facilement accessible du cerveau, l’œil est une fenêtre qui donne accès à une information précieuse sur l’état de santé du système neural, explique Jean-Marc Lina. Une façon d’obtenir cette information est d’analyser l’activité électrique sur la cornée, que les cliniciens ophtalmologues utilisent déjà pour le diagnostic de certaines rétinopathies. Le professeur Lina souhaite analyser davantage ce signal, afin de pouvoir fournir aux médecins un outil plus puissant dans leurs divers protocoles diagnostiques et thérapeutiques.

Le sommeil, aussi négligé qu’indispensable

Pour qui s’intéresse au cerveau, le sommeil est un formidable laboratoire. Nous sommes prompts à faire passer le sommeil après d’autres aspects de notre vie que nous jugeons davantage prioritaires. C’est un tort, affirme Jean-Marc Lina : le repos nocturne est essentiel à la santé. On sait que, parmi ses nombreux bénéfices, il favorise l’élimination des bêta-amyloïdes, des protéines cérébrales toxiques liées à l’Alzheimer. On sait aussi qu’il consolide la mémoire, favorisant ainsi l’apprentissage et l’activité cognitive.

Depuis quelques années, Jean-Marc Lina, en collaboration avec la professeure Julie Carrier (UdeM), neuropsychologue et spécialiste du sommeil, met à profit son expertise technique pour explorer le fonctionnement cérébral et les bienfaits du sommeil. Il entend ainsi faire œuvre utile auprès du grand public, qu’il souhaite sensibiliser à l’importance de bien dormir.

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Professeur au Département de génie électrique, Jean-Marc Lina est spécialiste de l’imagerie cérébrale.
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