Neurophysiological biomarkers for vagus nerve stimulation in epilepsy

The scope of this thesis was to develop novel human biomarkers to optimise Vagus Nerve Stimulation (VNS) for epilepsy, which is currently ineffective in up to one third of the implanted patients. The research addressed two axes: the peripheral activation of vagal fibres and the central effects of VNS on the brain. The explorations were aimed at understanding the acute effects in epileptic patients, with particular regard to their intensity-dependency. Hence, both dosing biomarkers – aiming to optimize the choice of stimulation parameters – and response biomarkers – which could correlate with a successful clinical success – were sought. Experiments involving peripheral electrophysiology research were conducted, with the aim to develop and validate the novel technique of VNS-induced Laryngeal Motor Evoked Potentials (LMEPs), a potential marker of effective nerve activation. At central level, electroencephalography was applied to search for VNS response biomarkers, by means of connectivity and network analyses. Furthermore, a proof-of-concept research led to the characterisation of acute VNS-induced pupillary responses.
Cette thèse a pour but de développer de nouveaux biomarqueurs pour l’amélioration de la thérapie par stimulation du nerf vague (VNS) dans l’épilepsie, qui est à présent inefficace jusqu’à un tiers des patients implantés. La recherche porte sur deux axes : au niveau périphérique, sur l’exploration de l’activation des fibres nerveuses vagales ; au niveau central, sur les effets de la VNS sur le cerveau. Cette thèse a abordé les effets aigus de la VNS, en insistant particulièrement sur l’influence de l’intensité de stimulation. Ainsi, tant des biomarqueurs visant à optimiser le choix des paramètres de stimulation, que des biomarqueurs de réponse ont été explorés. Les expériences d’électrophysiologie périphérique ont mené au développement des potentiels évoqués moteurs du larynx (LMEPs), qui sont proposés comme marqueur d’activation nerveuse induite par la VNS. Sur le plan central, l’électroencéphalographie a été étudiée afin d’extraire des biomarqueurs de réponse à la VNS, moyennant des analyses de connectivité fonctionnelle et de réseau. En outre, des réponses pupillaires induites par la VNS ont été prouvées et proposées comme biomarqueurs centraux.
(BIFA - Sciences biomédicales et pharmaceutiques) -- UCL, 2022