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Julien Modolo

Modolo

Julien MODOLO

Chargé de recherche INSERM, Commission Scientifique Spécialisée 7 (Technologies pour la Santé)

  1. RECHERCHE – Sujets de recherche actuels
    1. Neuroimagerie des effets de la stimulation cérébrale

La stimulation du cerveau à l’aide de champs électriques ou magnétiques est de plus en plus utilisée pour le diagnostic et le traitement de divers désordres neurologiques. Mais quels sont les mécanismes et les effets biophysiques de ces champs électriques et magnétiques sur les circuits cérébraux ? J’ai montré qu’il est possible d’identifier, avec l’électroencéphalographie haute-résolution (EEG-HR), les circuits cérébraux associés à l’exposition à des champs magnétiques de haute intensité [2]. En collaboration avec Alexandre Legros (Université de Montpellier / Lawson Health Research Institute, London, ON), nous montons actuellement le projet STIMNET (soumis à l’ANR, https://anr.fr) pour intégrer également la stimulation transcrânienne à courant continu alternatif (tCS).

    1. Applications diagnostiques et thérapeutiques de la stimulation cérébrale

Les patients souffrant d’épilepsie sont parfois peu ou pas soulagés par la prise de médicaments, on parle alors d’épilepsie pharmaco-résistante. Environ 15% de ces patients peuvent bénéficier d’une chirurgie, mais une difficulté majeure est d’identifier les régions cérébrales à l’origine des crises. J’ai co-développé et breveté une méthode mesurant la conductivité électrique du tissu cérébral, pour mieux identifier les régions épileptiques [3]. Ces travaux ont permis de développer, grâce à des fonds obtenus auprès de la SATT Ouest-Valorisation (projet EXECOM, https://biotechinfo.fr/article/la-satt-ouest-valorisation-engage-des-programmes-de-maturation-ambitieux/), un logiciel nommé ePYmap dédié à l’assistance au neurologue pour l’identification des régions épileptogènes (actuellement testé au CHU La Timone à Marseille). Une autre voie de recherche est d’utiliser une stimulation non-invasive, en utilisant des électrodes placées sur le scalp (tACS) et utilisant de faible courants (de l’ordre du milliampère), ce que nous explorons dans le cadre du projet ERC-Synergy GALVANI (https://www.galvani-lab.eu, mené entre le LTSI, le CHU La Timone à Marseille et l’entreprise NeuroElectrics à Barcelone). Dans ce projet, je participe à modéliser les champs électriques induits dans le cerveau par la tACS ainsi que leurs effets sur l’activité du tissu (modèles biophysiques et biomathématiques, et à tester des potentiels effets thérapeutiques (réduction de l’activité épileptiforme) dans un modèle rongeur d’épilepsie corticale focale.

Dans le domaine de la maladie de Parkinson, je mène le projet Labex Cominlabs PKSTIM (https://www.project-inria.fr/pkstim/), avec mes collègues de l’IETR (Maxim Zhadobov et Denys Nikolayev) et du CHU Pontchaillou (Paul Sauleau, Sophie Drapier et Jean-François Houvenaguel) à Rennes. Ce projet inclut un essai clinique visant à évaluer si la tACS permet d’améliorer le contrôle cognitif chez les patients atteins de la maladie de Parkinson, et également à proposer de nouvelles formes d’onde permettant des stimulations plus focales et profondes tout en restant non-invasives.

    1. Implications en santé publique des effets des champs électromagnétiques sur l’activité cérébrale

Les champs électromagnétiques font partie de notre quotidien : lignes à haute-tension, appareils électriques domestiques, compteurs intelligents… Mais quels sont leurs effets sur la santé ? C’est une question pour laquelle mes travaux sur les applications diagnostiques et thérapeutiques de la stimulation cérébrale peuvent fournir des éléments de réponse. A travers des travaux innovants de neuroimagerie dans le domaine [2,5], et de méthodes issues de la neuroscience des réseaux [1], j’ai pour objectif de caractériser les circuits cérébraux potentiellement impactés par les champs électriques et magnétiques d’extrêmement basse fréquence (< 300 Hz). Je participe également à des institutions internationales sur le sujet : avec mon collègue Alexandre Legros, je suis co-Chair d’un groupe de travail sur les Rayonnements Non-Ionisants pour l’International Radiation Protection Association (IRPA, https://www.irpa.net). Je suis également Membre, au sein de l’International Committee on Electromagnetic Safety de l’IEEE (ICES, https://www.ices-emfsafety.org/), de l’Editorial Working Group en charge de la rédaction et validation de la nouvelle édition des normes d’exposition aux champs électromagnétiques pour le grand public et les travailleurs. Enfin, j’interviens également dans l’International Advisory Committee de l’Organisation Mondiale pour la Santé (International EMF Project).

  1. Quelques publications récentes

[1] Allouch S., Yochum M., Kabbara A., Duprez J., Khalil M., Wendling F., Hassan M., Modolo J. Mean-field modeling of brain-scale dynamics: implications for network neuroscience. Brain Topography, doi: 10.1007/s10548-021-00859-9, 2021.                                                                        

[2] Modolo J.*, Hassan M.*, Ruffini G., Legros A. Probing the circuits of conscious perception with magnetophosphenes. Journal of Neural Engineering, 17(3):036034, 2020.

[3] Carvallo A.*, Modolo J.*, Benquet P., Lagarde S., Bartolomei F., Wendling F. Biophyical modeling for brain tissue conductivity estimation using sEEG electrodes. IEEE Transactions in Biomedical Engineering, 66(6):1695-1704, 2019.

[4] Modolo J., Wendling F., Benquet P. Physiological effects of low-magnitude electric fields on the brain: mechanistic insights from in vitro, in vivo and in silico studies. Current Opinion in Biomedical Engineering, 8:38-44, 2018.

[5] Modolo J., Thomas A.W., Legros A. Human exposure to 50 and 60 Hz magnetic fields up to 7.6 mT: an integrated EEG/fMRI study. Bioelectromagnetics, 38(6):425-435, 2017.