Aucun test clinique, radiologique ou biologique n’est suffisant à lui seul pour poser sûrement le diagnostic. Le diagnostic repose sur divers arguments. C’est ainsi que différents critères visent à faire la preuve que la maladie est une affection chronique, démyélinisante et inflammatoire du système nerveux central. Les critères actuellement utilisés sont ceux de McDonald qui donnent une place importante à l’IRM. La nouvelle version (2010) permet de faire le diagnostic dès le premier épisode clinique, s’il existe à l'IRM des lésions récentes évocatrices. Si l’identification de l’origine neurologique de ces symptômes est indispensable, imagerie et examens biologiques sont nécessaires pour avancer vers un diagnostic plus précis.
L’IRM localise les lésions responsables des symptômes. Leur taille, leur situation, l’intensité de leur signal renseignent sur leur nature. Sur les séquences pondérées en T2, les hypersignaux sont ovoïdes, de taille supérieure à 3 mm, disséminés dans la substance blanche. Au niveau encéphalique, leur disposition est classiquement perpendiculaire à l’axe des ventricules. Sur les séquences pondérées en T1, les plaques les plus anciennes apparaissent en hyposignal. L’injection de produit de contraste identifie les plus récentes. Ainsi, l’IRM encéphalique renseigne sur le siège, le nombre et l’âge des plaques. Néanmoins, dans certaines situations, les informations apportées manquent de spécificité, et d’autres examens sont nécessaires pour préciser la nature des lésions. La ponction lombaire apporte des informations sur la composition du liquide céphalorachidien (cellularité, biochimie). Si le taux de certaines protéines comme les immunoglobulines y est augmenté alors qu’il est normal dans le sang, c’est le signe d’une inflammation au sein du système nerveux central.
Les potentiels évoqués renseignent sur le fonctionnement des nerfs et en particulier sur la vitesse de conduction de l’influx électrique, des voies motrices, sensitives ou visuelles. De moins en moins utilisés, ils gardent une indication surtout en l’absence de maladie neurologique. Les prélèvements sanguins sont surtout utiles pour éliminer des diagnostics différentiels, notamment des maladies inflammatoires générales affectant le système nerveux central mais aussi d’autres organes, telles la sarcoïdose, le lupus, la maladie de Behçet ou le syndrome de Gougerot-Sjögren. Certaines infections (borréliose de Lyme par exemple) sont également recherchées.
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