Ce qui était de la science-fiction est désormais une réalité scientifique : avec une série de décharges électriques ciblées sur la moelle épinière, neuf personnes paralysées ont immédiatement recommencé à marcher avec l'aide d'un robot. Cinq mois plus tard, la moitié des participants n'avaient plus besoin de ces zaps pour marcher.
La phrase vous semble-t-elle un peu familière ? En eux-mêmes, les résultats - bien qu'indéniablement impressionnants et qui changent complètement la vie - peuvent sembler être de vieilles nouvelles. Grâce aux améliorations apportées à la conception des implants cérébraux, la dernière décennie a vu des progrès étonnants dans la restauration de la mobilité des personnes atteintes de paralysie. En 2018, un homme de 29 ans parcouru la longueur d'un terrain de football entier grâce à quelques coups à la moelle épinière, après des années de paralysie suite à un accident de motoneige. L'année dernière, la stimulation de la moelle épinière aidé plusieurs personnes avec une paralysie complète pour se promener dans un centre-ville animé avec un marcheur et un kayak dans des eaux calmes.
Il ne fait aucun doute que la stimulation de la moelle épinière a transformé une blessure autrefois irréparable en une blessure qui peut maintenant être inversée. Mais une question se pose : pourquoi ça marche ?
A nouvelle étude in Nature vient de nous donner quelques pistes. Construisant une carte moléculaire 3D de la moelle épinière alors qu'elle se remet d'une blessure, l'équipe a découvert un mystérieux groupe de neurones niché à sa périphérie. Ils sont particuliers. Normalement, ces neurones ne sont pas nécessaires à la marche. Mais en cas de lésion de la moelle épinière, après quelques secousses électriques, ils éclatent d'activité, se réorganisant en de nouvelles autoroutes neurales qui aident à restaurer les mouvements.
Repérer ces neurones n'est pas qu'une curiosité scientifique. En comprenant leur fonctionnement, nous pourrions puiser dans leur communication électrique et leur fonctionnement moléculaire interne pour développer des traitements encore plus sophistiqués contre la paralysie.
"La quantité d'espoir que cela donne aux personnes atteintes de lésions médullaires est incroyable", a affirmé Valérie Plante. Dr Marc Ruitenberg de l'Université du Queensland, qui n'a pas participé à l'étude.
Aux Drs. Kee Wui Huang et Eiman Azim du Salk Institute for Biological Sciences, qui n'ont pas participé à l'étude, les résultats montrent que la lutte contre les lésions de la moelle épinière nécessite d'adopter plusieurs angles : l'amélioration de la technologie des implants - au cœur des efforts précédents - n'est qu'un côté de l'histoire. L'analyse de la neurobiologie de la récupération est l'autre moitié critique.
La nouvelle étude montre que les "Les cartes moléculaires à haute résolution du système nerveux commencent à fournir ce dernier."
Combler le fossé
J'aime imaginer la moelle épinière comme une autoroute interétatique bourdonnante. Chaque section comporte plusieurs voies nerveuses régionales plus petites qui mènent à différentes parties du corps. En tant que principal vecteur d'information, la moelle épinière transmet les signaux du cerveau au reste de votre corps. Une mauvaise chute, un accident de voiture ou une blessure sportive peut endommager cette autoroute. Semblable à un barrage routier, le trafic électrique envoyant des commandes aux muscles - et recevant un retour sensoriel - ne peut plus circuler.
Mais que se passerait-il si nous pouvions combler artificiellement ces effondrements de route avec un implant ?
Il y a environ une demi-décennie, les scientifiques ont commencé à expérimenter une technique appelée stimulation électrique épidurale (EES). Le dispositif est composé de plusieurs électrodes et inséré juste au-dessus de la membrane la plus externe qui encapsule et protège la moelle épinière. Il agit comme un pont artificiel qui contourne l'endroit blessé. Quelques secousses peuvent activer les neurones dans les parties saines de la moelle épinière et envoyer des signaux aux voies nerveuses voisines.
Bien qu'il s'agisse de l'un des rares traitements à avoir réalisé "des changements remarquables dans les performances", l'EES a fait face à de multiples revers, ont déclaré Huang et Azim. L'un était la conception sous-optimale des implants, en ce sens qu'ils ne pouvaient pas cibler les parties de la moelle épinière essentielles à la marche. Un autre était un logiciel alimenté par des algorithmes qui ne stimulaient pas la moelle épinière d'une manière qui imitait ses impulsions électriques naturelles. Ironiquement, ces conceptions peuvent avoir "des signaux sensoriels perturbés qui favorisent la récupération", ont déclaré Huang et Azim.
Des hommes aux souris
Pour comprendre comment l'EES aide les personnes à se remettre d'une paralysie, la nouvelle étude a adopté une approche peu orthodoxe : ils ont d'abord testé un dispositif et un schéma de stimulation chez des patients paralysés. Après avoir confirmé leur amélioration, l'équipe a ensuite recréé le traitement chez des souris présentant des blessures similaires pour identifier les cellules responsables de la récupération. Le paradigme est un changement radical par rapport aux procédures de recherche typiques, qui commencent avec des modèles de souris avant de passer aux humains.
Mais l'équipe, dirigée par les Drs. Grégoire Courtine, professeur de neurosciences à l'EPFL, et Jocelyne Bloch, neurochirurgienne au CHUV, ont leurs raisons. Les deux scientifiques ne sont pas étrangers à la lutte contre la paralysie. Diriger le NeuroRestauration programme, ils ont été à l'avant-garde de l'ingénierie des implants de moelle épinière pour aider les patients à retrouver leur mobilité.
Dans cette étude, ils ont d'abord stimulé neuf personnes atteintes de paralysie sévère ou complète avec l'EES dans le cadre d'un essai clinique. Six avaient des sensations dans les jambes ; les trois autres n'en avaient pas. Les deux groupes se sont fait implanter du matériel différent, le premier en recevant un adapté au traitement de la douleur, et le second développé spécifiquement pour stimuler la marche. En utilisant un modèle de stimulation similaire aux signaux normaux de la moelle épinière, les participants ont immédiatement amélioré ou retrouvé leur capacité à marcher, avec l'aide d'un robot pour supporter leur poids. Après cinq mois d'entraînement supplémentaires, ils ont progressivement appris à supporter leur propre poids et pouvaient même marcher à l'extérieur avec de l'aide.
Mais pourquoi? Étonnamment, l'équipe a découvert que la SEE associée à la rééducation physique diminuait l'énergie nécessaire aux parties de la moelle épinière qui contrôlent la marche. Plutôt que d'engager tous les neurones de la moelle épinière, l'EES semble s'adapter à un groupe restreint de neurones, ceux qui sont essentiels pour aider les patients à remarcher.
Une carte moléculaire de récupération
Quels sont ces mystérieux neurones ?
En creusant plus profondément, l'équipe a relancé le traitement chez des souris paralysées (et oui, il comprenait un robot sur mesure de la taille d'une souris pour aider à supporter leur poids corporel.) Semblable aux humains, les souris ont immédiatement retrouvé leur capacité à marcher avec EES activé .
Au fur et à mesure qu'ils se rétablissaient, l'équipe a prélevé des échantillons de la moelle épinière et séquencé des gènes dans plus de 80,000 24 cellules individuelles de XNUMX souris pour voir quels gènes étaient activés. L'emplacement était essentiel : l'enquête a cartographié les gènes en fonction de l'emplacement de chaque cellule dans la moelle épinière, qui, ensemble, ont formé la première carte moléculaire de la récupération.
Vous pourriez penser que c'est un mastodonte d'une base de données. Heureusement, l'équipe avait déjà développé un algorithme d'apprentissage automatiquem qui aide à analyser les données. Le noeud was d'apparier les profils d'expression génique à certaines cellules dans différentes situations biologiques. Une population particulière de cellules appelé V2a se tenait dehors. Ces neurones étaient intégrés dans la région de la moelle épinière qui est particulièrement importante pour la marche, et bien qu'ils n'étaient pas nécessaires pour marcher avant la blessure, ils semblaient augmenter avec l'activité après l'EES.
Les cellules V2a sont de puissants gardiens de la récupération de la moelle épinière. Dans des tests ultérieurs, la réduction de leur activité à l'aide de l'optogénétique - un moyen de contrôler les neurones avec de la lumière - a également freiné la récupération de la moelle épinière.
Il montre que "certains types de neurones de la moelle épinière qui ont perdu leurs entrées du cerveau après une blessure peuvent être" réveillés "ou réutilisés pour restaurer le mouvement s'ils reçoivent la combinaison appropriée de stimulation et de rééducation", ont déclaré Huang et Azim.
Les cellules V2a ne sont pas une solution miracle pour traiter les lésions de la moelle épinière et la paralysie. L'étude a trouvé de nombreux autres neurones - avec diverses signatures génétiques - qui s'activent avec l'EES. Comment le cerveau contourne les lésions de la moelle épinière pour reconstruire leur connexion est un mystère encore plus profond. On ne sait toujours pas si les mêmes neurones aident à restaurer d'autres besoins corporels quotidiens - le contrôle de la vessie et des intestins, par exemple -, mais le prochain sur la liste de l'équipe à étudier. À cette fin, l'auteur principal a lancé une startup appelée EN AVANT commencer un nouveau procès dans les deux prochaines années.
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