Potentiels évoqués cognitifs dans le diagnostic de la démence sénile et de la démence de la maladie de Parkinson: intérêt de l'analyse multivariée

Neurophysiol Clin (1991) 21, 439-447 © Elsevier, Paris

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Article original

Potentiels ~voqu~s cognitifs dans le diagnostic de la d~mence s~nile et de la d~mence de la maladie de Parkinson: int~r~t de I'analyse multivari~e P Uytdenhoef 1, Y Depauw 2, J Cambier ~, S Blum ~, J Jacquy ~ 1Service de neurologie, hdpital civil de Charleroi, 92, bd P Janson, 6000, Charleroi; 2hdpital Vincent-Van-Gogh, Marchienne-au-Pont, Belgique (Requ le 27 mai 1991 ; accept6 le 1er novembre 1991)

R~sum~ - L'onde P300 a une latence souvent allongde dans la d6mence mais certains auteurs mettent en doute l'utilit6 de cette mdthode en pratique clinique, du fair de son manque de sp6cificit6 et de sensibilit& En 6tudiant divers param+tres (latence, durde, surface) des ondes N100, N200, P300 et SW dans une population de patients atteints de d6mence s6nile ou de ddmence parkinsonienne, compar6s/l des sujets gtg6s non ddments, une analyse discriminante a permis de ddterminer une fonction statistiquement tr6s significative permettant de classer correctement plus de 90% des sujets au sein de ces trois groupes. Cette mdthode nous paratt donc susceptible de pr6sent6r un int6rat dans le diagnostic des 6tats d6mentiels en pratique cliniques. maladie d'Alzheimer / maladie de Parkinson / P300

Summary - Cognitive evoked potentials in the diagnostics of senile dementia and Parkinson's disease : interest of a multivariante analysis. P300 latency is often delayed in dementia but some authors have ques-

tioned its value in clin icalpractice, because o f the relatively lo w specificity and sensibility o f the method. Numerous parameters (latency, duration, amplitude and surface) o f NIO0, N200 and P300 waves were therefore studied in patients with senile dementia, subjects suffering from Parkinson's disease with dementia, and non-demented elderly patients. Using discriminant analysis, more than 90 % o f the patients were correctly classified. This method could thus be contributory in diagnosing dementia in clinical practice. Alzheimer's disease / Parkinson's disease / P300

Introduction

L ' o n d e P 3 0 0 est u n p o t e n t i e l 6 v o q u 6 Ii6 a u x 6 v 6 n e m e n t s , g6n6r6 p a r le c e r v e a u l o r s d e s i t u a t i o n s e x p 6 r i m e n t a l e s off l ' o n p r o v o q u e l ' a t t e n t i o n s61ective d u s u j e t v e r s d e s s t i m u l i s e n s o r i e l s (le p l u s s o u v e n t a u d i t i f s ) r a r e s , d61ivr6s d e f a 9 o n a l 6 a t o i r e .

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p Uytdenhoef et al

Plusieurs 6tudes ont rapport6 un allongement de la latence de la P300 dans la d6mence (Goodin et al, 1978; Gordon et al, 1986), mais certains auteurs ont mis en doute l'utilit6 de cette technique en pratique clinique (Pfefferbaum et al, 1982; Slaets et Fortgens, 1984). En effet, l'allongement de la latence P3 est observ6e clans des tableaux d6mentiels de diverses origines (maladie d'Alzheimer, maladie de Parkinson, chor6e de Huntington...), seul l'allongement de la latence de l'onde N100 semblant assez sp6cifique de la d6mence parkinsoniennne (Goodin et Aminoff, 1987). Certains auteurs ont trouv6 des anomalies de la P300 non significatives darts la d6mence (Slaets et Fortgens, 1984) et en tout cas incapables de diff6rencier correctemerit les patients d6ments des sujets ~tg6s non d6ments ou de patients psychiatriques (Pfefferbaum et al, 1982). I1 faut toutefois noter que ces diff6rentes 6tudes analysaient un petit nombre de param6tres, ~t savoir essentiellement la latence de la NI00, de la N200 et de la P300. L ' o n d e n6gative tardive ( S l o w w a v e , SW) a 6t6 moins 6tudi6e, notamment parce qu'elle n'est pas ais6e h mesurer (elle est susceptible d'etre art6fact6e par les mouvements oculaires et son pic est peu pr6cis). L'amplitude des diff6rentes ondes (N100, N200, P300 et SW) a 6galement 6t6 moins 6tudi6e que leur latence, n6tamment h cause des variations de l'amplitude en fonction du niveau de vigilance et de facteurs 6motionnels (Timsit-Bernier, 1984). Dans la pr6sente 6tude, nous avons effectu6 une analyse de plusieurs param6tres (latence, amplitude, surface) de ces ondes enregistr6es chez des patients d6ments, des patients parkinsoniens d6ments et non d6ments, et des sujets ~g6s non d6ments, afin de v6rifier si cette approche 6tait susceptible d'am61iorer l'int6r~t diagnostic de cette technique en pratique clinique.

M6thode

L'6tude a port6 sur 68 patients (tableau I): 20 patients d6ments s6niles qui r6pondaient aux crit6res de d6mence d6g6n6ratrice primaire du DSM-III (toute autre cause de d6mence avait 6t6 exclue par un brian comprenant un EEG, un scanner c6r6bral et une biologie sanguine) ; 20 patients ~g6s non d6ments ; 14 patients atteints de maladie de Parkinson non d6ments (tout patient pr6sentant un syndrome parkinsonien secondaire - par exemple iatrog6ne ou toxique - 6tait exclu de l'6tude) ; 14 patients atteints de maladie de Parkinson avec d6mence (r6pondant aux crit6res de d6mence du DSM-III).

Tableau 1. Population 6tudi6e.

Nombre ~.ge Score MMSE l~volution (ann6es) Dose de Dopa (mg)

Agds non d~ments

Ddments s~niles

PK d~ments

PK non ddments

20 (8 hommes) 72 (DS: 5) 30 (DS: 0) -

20 (9 hommes) 71 (DS: 5) 20,4 (DS: 2,8) -

14 (10 hornmes) 72 (DS: 7) 22,0 (DS: 2,9) 6,7 (DS: 4,3) 651 (DS: 329)

14 (7 hommes) 67 (DS: 6) 28,5 (DS: 1,3) 6,0 (DS: 3,7) 589 (DS: 445)

Potentiels 6voquds dans la ddmence sdnile et parkinsonienne

441

L'fige moyen de ces diffdrents groupes n'6tait pas statistiquement diff6rent (P < 0,001) de m~me qu'il n'y avait pas de diff6rence significative pour la dur6e d'6volution et la dose quotidienne de L-Dopa entre les parkinsoniens d6ments et non d6ments. T o u s l e s sujets inclus dans l'6tude ont subi un examen mental M M S E de Foldstein et al (1975), largement utilis6 dans la litt6rature. En ce qui concerne l'enregistrement des potentiels 6voqu6s c6rdbraux cognitifs, 400 sons (dur6e : 100 ms) de 80 dB 6taient ddlivr6s aux deux oreilles fl intervalle fixe de 2,5 s au moyen d ' u n casque, 95% des sons ayant une fr6quence de 1 000 H z (sons (
SW N200

/ ~ /

\

SW /~_

N200 _

-

Diff6rence

Sons oibl6s

_.A

Sonsnon-cibl~s

v 10#V L

I--_

'v L / Fz

75ms Fig 1. Exemple de trac6 chez un sujet normal.

.... Pz

442

P Uytdenhoef et al

Tableau II. Analyse discriminante entre patients ddments s6niles (D) et sujets ~g6s non d6ments (A). Scores discriminants moyens: D = + 2,22; A = - 2,22. Coefficients standardis~s

Diff6rence pari6tofrontale de l'amplitude N100/non cibles: 1,52 Latence N100 frontale: 0,98 Latence P300 pari&ale: 0,94 Amplitude moyenne de l'onde n6gative tardive frontale (SW): - 0,94 Diff6rence pari6tofrontale de l'amplitude de SW: 0,80 Amplitude de SW pari6tale: 0,80 Diff6rence pari6tofrontale de l'amplitude N100/cibles: - 0,77 Diff6rence pari6tofrontale de la surface N100: - 0,67 Diff6rence pari6tofrontale de l'amplitude moyenne P300: - 0,47 Latence du sommet de SW frontale: 0,43 Classification correcte: 100% (P = 0,0000)

La figure 1 montre l'aspect de ces courbes, ainsi que la courbe r6sultant de la diff6rence entre la r6ponse c6r6brale aux sons <> et <>, en Fz et Pz. Nous avons mesur6 la dur6e, la surface, l'amplitude moyenne, l'amplitude et la latence du sommet de chaque onde (N100, N200, P300 et onde n6gative tardive SW). La diff6rence pari6tofrontale a 6t6 6galement calcul6e pour chaque param~tre et incluse dans l'analyse statistique des r6sultats. Celle-ci a essentiellement consist6 en une analyse discriminante par la m6thode Mahal (Romeder, 1973) et une analyse factorielle (utilisant la m6thode du facteur principal sans it6ration avec la m6thode de rotation Varimax) ~t l'aide du logiciel SPSS (version 9).

R~sultats E n ce qui concerne la c o m p a r a i s o n entre les patients d6ments s6niles et les sujets flg6s n o n - d 6 m e n t s , l ' a n a l y s e d i s c r i m i n a n t e a mis en 6vidence une f o n c t i o n s t a t i s t i q u e m e n t tr6s significative ( P = 0,0000) f a i s a n t i n t e r v e n i r dix variables avec les coefficients de fonction discriminante canonique standardis6s illustr6s dans le t a b l e a u II. Ces coefficients pr6cisent p o u r c h a q u e v a r i a b l e sa v a l e u r d i s c r i m i n a n t e , c ' e s t - ~ - d i r e l ' i m p o r t a n c e avec laquelle la v a r i a b l e c o n t r i b u e ~t la s 6 p a r a t i o n des deux g r o u p e s 6tudi6s. O n y r e m a r q u e n o t a m m e n t que la diff6rence p a r i 6 t o f r o n t a l e de l ' a m p l i t u d e de la N100 p o u r les sons <> est dot6e d ' u n coefficient s u p 6 r i e u r / t celui de la latence de la P300 recueillie d a n s la r6gion c e n t r o p a r i & a l e , alors que ce d e r n i e r p a r a m & r e est celui qui est le plus 6tudi6 d a n s la litt6rature. Cette f o n c t i o n p e r m e t de classer c o r r e c t e m e n t 100°70 des sujets, alors que sur b a s e des p a r a m & r e s de la P300 h a b i t u e l l e m e n t 6tudi6s (latence, a m p l i t u d e et s u r f a c e de la P300), 77°7o des sujets sont c o r r e c t e m e n t classifi6s (la sensibilit6 6tant de 80% et la sp6cificit6 de 25°7o (fig 2). U n e a n a l y s e factorielle incluant les variables retenues

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Potentiels 6voqu6s dans la d6mence s6nile et parkinsonienne

2 2 2 2 1

1 1

1 1

!

I

Score - 3,0

- 2,0

2 2 2 2 2

1 1 1

2 2 2

1 2 2 1 1 1 12 212222 1 1 1 12 212222 11111111211221122 11111111211221122

1 1 11 11 1~1 11

22 22

I

1

I

I

I

-1,0

0

1,0

2,0

3,0

a

I Score

- 6,0

1 1 11 11 11 11

~ - 4,0

i - 2,0

2

1 1 1 1 1 111 111 111 111

I 0

2 2 2 2 2

2 2 2 22 2 22 2 2222 2 2222 2222222 2222222 I 2,0

2 2

I 4,0

I 6~,0

b

Fig 2. Classification des patients par analyse discriminante, a. t~tude de la P300 seule. 1 : sujets hg6s non d6ments; 2: sujets d6ments, b. l~tude des diff6rents param~tres de la N100,N200, P300 et S-~W.

Tableau IlL Analyse factorielle chez les patients des groupes A et D. (Pourcentage de la variance expliqu(e)

Age MMSE Latence de la N100 frontale Latence de la P300 pari6tale Diff6rence pari6tofrontale de l'amplitude SW

Facteur I: 37°/0

Facteur H: 23°/0

1°7o ( - ) 85% ( - ) 25% 16% 52%

62 % 2% 4% 44% 10% ( - )

par l'analyse discriminante et corr616e significativement ~t l'~tge ou au score MMSE des patients (P < 0,05) a 6galement 6t6 r6alis6e (tableau III). Elle a+mis en 6viden~e deux facteurs, le premier expliquant 85°7o de la variance du score MMSE, et au sein des param~tres 61ectrophysiologiques, 52°70 de la variance de la difference pari6tofrontale de l'amplitude de l'onde negative tardive. Le second facteur explique 62°7o de la variance de l'~ge et 44% de la variance de la latence de la P300 enregistr6e dans la r6gion pariEtale. En ce qui concerne la comparaison entre les patients parkinsoniens non d6ments et d6ments, une fonction discriminante statistiquement tr+s significative (P = 0,000) a 6galement 6t6 trouv6e, 11 variables intervenant avec les coefficients (de fonction discriminante canonique standardisEe) illustr6s dans le tableau IV. On y note l'importance du temps de n6gativit6 N 1 0 0 - N200 en frontal, de l'amplitude de la N200 et la latence de la N100 pour les sons <)en pari6tal, et de la difference pari6tofrontale de surface de la N200, d'amplitude de.la N100 pour les sons <> et d'amplitude moyenne des ondes N100 et N200 pour les sons (~cibles>>.

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P Uytdenhoef et al

Tableau IV. Analyse discriminante entre les patients parkinsoniens d6ments et non d6ments. Scores discriminants moyens : PK non d6ments : - 2,62; PK d6ments : + 2,62.

Fz Temps de n6gativit6 N 100 + N200: 1,53 Amplitude de N200: - 1,12

Pz Amplitude de N200:2,00 Latence de N100/non cibles: 1,62 Latence interpics NI00-N200: - 1,36 Surface de N200: - 1,03 Amplitude moyenne de P300:0,44

Diffdrence Pz-Fz Surface de Amplitude Amplitude Lateuce de

N200: - 2,34 de N100/non cibles: - 1,70 moyenne de N100 + N200 : 1,67 P300:0,77

Classification correcte: 100% (P = 0,0000)

Tableau V. Analyse factorielle chez des patients parkinsoniens (d6ments et non d6ments).

(Pourcentage de la variance expliqu~e) Facteur I (32%)

Facteur H (27%)

Facteur 111 (14%)

Age Age de d6but MMSE Stade de Hoen Dur6e de la maladie Dose quotidienne de L-Dopa

2 6 (-) 0 46 52 74

5 0 67 ( - ) 0 10 0

87 94 9 (- ) 0 14 ( - ) 0

Temps de n6gativit6 N100 - N200/frontal Amplitude N100/non cibles/pari6tal Amplitude moyenne P300/paridtal

6 0 49

44 67 17 ( - )

0 0 2 (- )

Chez les patients parkinsoniens, l'analyse factorielle a mis en 6vidence trois facteurs: le premier explique 74% de la variance de la dose journali6re de la L-Dopa et 49% de la variance de l'amplitude moyenne de la P300 enregistr6e en pari6tal; le second facteur explique 67% de la variance du score MMSE et 67% de la variance de la latence N100 pour les sons ~ non cibles)), enregistr6e en pari6tal. Le troisi6me facteur explique 87% de la variance de l'~ge des patients mais n'est pratiquement pas li6 aux param6tres 61ectrophysiologiques (tableau V). Enfin, en ce qui concerne la comparaison entre patients d6ments s6niles et d6ments

Potentiels 6voqu6s dans la d6mence s6nile et parkinsonienne

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Tableau VI. Analyse discriminante entre les patients d6ments~ s6niles et d6ments parkinsoniens. Scores discriminants moyens : d6ments s6niles : - 1,45 ; d6ments PK : 2,08.

Fz Amplitude de la P 3 0 0 : 1 , 3 9 Latence de la fin de la P300: - 1,16 Amplitude moyenne de la P300: 1,02 Latence de la N200: - 0,99 Surface de la N200: - 0,82 Amplitude de la N 1 0 0 / n o n cibles: 0,34

Pz

Latence de la P300:1,16 Latence de la N100/non cibles: 0,92 Diffdrence Pz-Fz

Surface de N100+N200: 3,08 Amplitude moyenne de N100+ N200:2,33 Latence de la N100/cibles: 0,31 Classification correcte : 94,1% (P = 0,0001)

parkinsoniens, l'analyse discriminante a 6galement mis en 6vidence une 6quation (statistiquement tr~s significative : P = 0,0001) permettant de classer correctement 94,1% des patients (tableau VI). On y remarque l'importance de la diff6rence pari6tofrontale de surface et d'amplitude moyenne de N100 et N200.

Discussion Bien que les potentiels 6voqu6s li6s aux 6v6nements aient 6t6 l'objet de nombreuses 6tudes et de plusieurs revues de litt6rature (Goodin, 1986; Blackwood et Muir, 1990), leur int6r~t en pratique clinique reste l'objet de controverses: Gordon et al (1986) ont trouv6 un allongement significatif de latence de la P300 chez 80°70 des patients d6ments, mais cette anomalie semble peu sp6cifique des 6tats d6mentiels : ces mfimes auteurs la retrouvent chez 12°70 des patients d6prim6s et chez 13°70 des patients schizophr~nes. Goodin et al (1978) avaient 6t6 les premiers h d6crire ce type d'anomalies, mais d'autres auteurs ont trouv6 chez les patients d6ments des latences de la P300 non significativement allong6es par rapport ~ des sujets ~tg6s non d6ments (Slaets et Fortgens, 1984), ou allong6es de fagon insuffisante pour pouvoir justifier un r6el int6r~t diagnostique ( P f e f f e r b a u m et al, 1982). De plus, la latence de la N200 et de la P300 semblent allong6es dans des 6tats d6mentiels de diverses origines, sans sp6cificit6 pour la d6mence d6g6n6rative primaire de type Alzheimer, seul le retard de la composante N100 semblant assez sp6cifique de la d6mence parkinsonienne (Goodin et Aminoff, 1987). L'amplitude des ondes N100, N200 et P300 a 6t6 moins 6tudi6e que leur latence,

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p Uytdenhoef et al

notamment ~ cause des variations de l'amplitude en fonction du niveau de vigilance et de facteurs 6motionnels (Timsit-Berthier, 1984). Dans la pr6sente 6tude, nous nous sommes assur6s que tousles sujets pr6sentaient un niveau de vigilance et d'attention satisfaisant grace au contr61e du comptage mental des sons cibles. Bien qu'elles soient susceptibles d'@tre influenc6es par des facteurs 6motionnels, les amplitudes des ondes N100, N200 P300 et SW semble en fait aussi int6ressante ~t 6tudier que leur latence, au vu de la valeur discriminante 61ev6e notamment de l'amplitude de la P300 en frontal et de la diff6rence pari6tofrontale de l'amplitude moyenne de N100-N200 en ce qui concerne la comparaison entre patients d6ments s6niles et d6ments parkinsoniens. De m~me, en ce qui concerne la comparaison entre les patients d6ments s6niles et les sujets ~g6s non d6ments, la diff6rence pari6tofrontale de l'amplitude de la N100 pour les sons ~ non cibles)) est dot6e d'un coefficient discriminant sup6rieur ~ celui de la latence de la P300 recueillie dans la rdgion centropari6tale, alors que ce dernier param~tre est celui qui est le plus 6tudi6 dans la litt6rature. La m6thodologie utilis6e dans cette 6tude peut paraltre ~t premi6re vue assez lourde, mais l'informatisation de la technique et de la m6thode statistique permet en fait un traitement rapide des donn6es, l'6tude compl6te d'un patient 6tant r6alis6e en moins d ' l h. L'approche multivari6e utilis6e dans la prdsente 6tude semble donc pr6senter un int6r@t clinique, l'analyse combin6e des diff6rents param6tres (latence, amplitude, surface) des composantes N100, N200 et P300 recueillies au niveau de plusieurs r6gions du scalp permettant de diff6rencier les patients d6ments s6niles des sujets ~tg6s non d6ments dans 100% des cas - d a n s cette 6tude pr61iminaire - , les patients pr6sentant une d6mence parkinsonienne 6tant correctement diff6renci6s des d6ments s6niles de type Alzheimer dans 94% des cas. La validit6 de cette m6thode m6rite toutefois d'@tre v6rifi6e par des 6tudes de contr61e. Une 6rude portant sur un 6chantillon-test de patients ~g6s non d6ments et d6ments, parkinsoniens et non parkinsoniens est actuellement en cours afin de'v6ritier si l'int6r~t de la m6thode se confirme clans le diagnostic des patients 6tudi6s individuellement en d6terminant leur appartenance ~t un groupe sur base de l'analyse discriminante. L'6tude de groupes de sujets plus difficiles ~t diff6rencier cliniquement est 6galement en cours, notamment des patients d6ments 16gers compar6s ~ des sujets ~g6s d6prim6s, ce diagnostic diff6rentiel posant souvent des difficult6s au clinicien.

R6f6rences American Psychiatric Association (1980) Diagnostical and Statistical Manuel o f Mental Disorders. 3rd ed, APA, Washing-

ton DC Blackwood DHR, Muir WJ (1990) Cognitive brain potentials and their applications. Br Psychiatry 157 (suppl 9), 9 6 - 101

Folstein MF, Folstein SE, Mac Hugh PR (1975) Mini-Mental State, a practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. JPsychiatr Res 12, 189- 198 Goodin DS, Squires KC, Starr A (1978) Long-latency event-related components of the auditory evoked potential in dementia. Brain 101, 635-656

Potentiels 6voqu6s darts la d6mence s6nile et parkinsonienne Goodin DS (1986) P300 latency as a biological marker of dementia. Biol Psychiatry 21, 1111-1113 Goodin DS, Aminoff MJ (1987) Electrophysiological differences between demented and nondemented patients with Parkinson's disease. Ann Neurol 21, 91 - 9 4 Gordon E, Kraiuin C, Harris A, Meares R & Hawson A (1986) The differential diagnosis of dementia using P300 latency. Biol Psychiatry 21, 1123 - 1132 Pfefferbaum A, Ford JM, Wenegat B, Tinklenberg JR, Koppel BS (1982) Electrophysiological approaches to the study of aging and dementia. In: Alzheimer's disease: a

447

report o f progress (Corkin et al (eds).

Raven Press, New-York Romeder JM (1973) M~thodes et programrues d'analyse discriminante. Dunod, Paris Slaets JPJ, Fortgens C (1984) On the value of P300 event-related potentials in the differential diagnosis of dementia. Biol Psychiatry 145, 6 5 2 - 656 SPSS (version 9) Statistical Package for Social Sciences; SPSS inc Europe; 4200 AC Gorinchem, Nederland Timsit-Berthier M (1984) Variation contingenre n6gative et composantes endog~nes du potentiel 6voqu& Rev EEG Neurophysiol Clin 14, 7 7 - 96