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Traitement de la paralysie à l'aide d'une nouvelle méthode de neurotechnologie

MÉDECINETraitement de la paralysie à l'aide d'une nouvelle méthode de neurotechnologie

Une étude a montré la guérison de la paralysie en utilisant une nouvelle méthode de neurotechnologie

Les vertèbres de notre corps sont des os qui forment la colonne vertébrale. Notre colonne vertébrale contient plusieurs nerfs qui s'étendent de notre cerveau jusqu'au bas du dos. Notre moelle épinière est un groupe de nerfs et de tissus connexes dont se compose cette vertèbre de la colonne vertébrale et auxquels il fournit une protection. La moelle épinière est responsable de la transmission des messages (signaux) du cerveau aux différentes parties de notre corps et vice versa. En raison de cette transmission, nous pouvons ressentir de la douleur ou bouger nos mains et nos jambes. Une lésion de la moelle épinière est un traumatisme physique extrêmement grave lorsque des dommages sont causés à la moelle épinière. Lorsque la moelle épinière subit une blessure, certaines des impulsions de notre cerveau « ne parviennent » pas à être transmises à différentes parties du corps. Il en résulte une perte complète de sensation, de force et de mobilité n'importe où en dessous de l'emplacement de la blessure. Et si la blessure se produit près du cou, cela entraîne paralysie dans une grande partie du corps. La blessure de la moelle épinière est très traumatisante et a un impact significatif sur la vie quotidienne de la victime, infléchissant des effets physiques, mentaux et émotionnels durables.

Nouvelle étude prometteuse

À l'heure actuelle, il n'existe aucun remède pour réparer les dommages causés par une blessure à la colonne vertébrale, car elle est irréversible. Certaines formes de traitement et de réadaptation aident les patients à mener une vie fructueuse et indépendante. De nombreuses recherches sont en cours dans l'espoir qu'un jour il serait possible de traiter complètement les lésions de la moelle épinière. Dans une étude révolutionnaire, une équipe de scientifiques de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne et de l'Hôpital universitaire de Lausanne en Suisse, a conçu une nouvelle thérapie pour faire progresser la récupération après une lésion de la moelle épinière. Cette étude appelée STIMO (STImulation Movement Overground) a été publiée dans Nature1 et  Nature Neuroscience2. Les scientifiques déclarent que leurs découvertes sont basées sur la compréhension qu'ils ont acquise en analysant des modèles animaux au cours d'années de recherche.

Les scientifiques visaient à imiter le comportement en temps réel du cerveau et de la moelle épinière. Les participants à cette étude étaient trois paraplégiques qui avaient subi des lésions de la moelle épinière cervicale et étaient paralysés depuis de nombreuses années (au moins quatre). Tous avaient subi des rééducations différentes et bien qu'il y ait eu des connexions neuronales sur le site de la blessure, ils n'ont pas gagné en mouvement. Après avoir subi le nouveau protocole de rééducation décrit dans la présente étude, ils ont pu marcher en une semaine seulement à l'aide de béquilles ou d'une marchette, montrant qu'ils avaient récupéré le contrôle volontaire des muscles des jambes qui étaient paralysés après avoir subi une blessure.

Les recherches y sont parvenues grâce à une « stimulation électrique ciblée des cellules nerveuses » dans la moelle épinière du bois ainsi qu'une thérapie assistée par le poids. La stimulation électrique de la moelle épinière a été effectuée avec des niveaux de précision très élevés, ce qui a rendu cette étude unique. La stimulation était comme de courtes secousses électriques qui amplifiaient les signaux et aideraient le cerveau et les jambes des participants paralysés à mieux communiquer. À cette fin, des implants - un réseau d'électrodes (16 électrodes sur un générateur d'impulsions) - ont été placés sur la moelle épinière, permettant aux chercheurs de cibler des muscles individuels distincts dans les jambes des participants. Cet implant, une machine de la taille d'une boîte d'allumettes, avait été conçu à l'origine pour la gestion des douleurs musculaires. Il était technologiquement difficile de pouvoir implanter chirurgicalement ce dispositif dans des régions spécifiques de la moelle épinière. Différentes configurations de ces électrodes dans les implants activaient des régions ciblées de la moelle épinière et imitaient les signaux/messages qui devaient être délivrés au cerveau pour pouvoir marcher. Parallèlement à la stimulation électrique, les patients devaient également « penser » à bouger leurs jambes afin de réveiller toute connexion neuronale dormante.

Formation

Il était important pour les participants d'avoir une heure et un lieu précis de la stimulation électrique afin de produire un mouvement particulier. Des impulsions électriques ciblées ont été délivrées par un système de contrôle sans fil. Il était difficile pour les participants d'adapter et d'affiner la coordination entre « l'intention » de marcher de leur propre cerveau et la stimulation électrique externe. L'expérience a conduit à une meilleure fonction neurologique et a permis aux participants d'entraîner naturellement leurs capacités de marche sur le sol en laboratoire pendant une période prolongée. Après une semaine, les trois participants ont pu marcher les mains libres à l'aide d'une stimulation électrique ciblée et d'un système de soutien du poids corporel sur plus d'un kilomètre. Ils n'ont pas ressenti de fatigue musculaire des jambes et leur qualité de pas était constante, ce qui leur a permis de participer confortablement à de longues séances d'entraînement.

Après cinq mois d'entraînement, le contrôle musculaire volontaire de tous les participants s'est considérablement amélioré. Une séance d'entraînement aussi longue et de haute intensité s'est avérée très efficace pour maintenir la plasticité en utilisant la capacité inhérente de notre système nerveux à «réorganiser» les fibres nerveuses et la croissance de nouvelles connexions nerveuses. Un entraînement plus long a conduit à une fonction motrice améliorée et cohérente même après la désactivation des stimulations électriques externes.

Des études antérieures qui utilisaient des approches empiriques ont été couronnées de succès dans lesquelles peu de paraplégiques étaient capables de faire quelques pas sur une courte distance à l'aide d'aides à la marche tant que des stimulations électriques étaient fournies. Lorsque les stimulations ont été désactivées, leur état précédent est revenu où les patients ne pouvaient activer aucun mouvement des jambes et c'est parce que les patients n'étaient pas « assez formés ». Un aspect unique de la présente étude est que les fonctions neurologiques persistaient même après la fin de l'entraînement et que la stimulation électrique était désactivée bien que les participants marchaient beaucoup mieux lorsque les stimulations étaient activées. Ce traitement d'entraînement aurait pu aider à reconstruire et à renforcer les connexions neuronales entre le cerveau et la moelle épinière qui étaient devenues non fonctionnelles à la suite d'une blessure. Les scientifiques ont été ravis de la réponse inattendue du système nerveux humain à leur expérience.

Il s'agit d'une recherche révolutionnaire pour les patients qui ont subi différents types de lésions chroniques de la moelle épinière et l'espoir a été généré qu'avec la bonne formation, ils peuvent récupérer. La start-up GTX medical cofondée par les auteurs de cette étude cherche à concevoir et développer des neurotechnologie qui peut être utilisé pour assurer la réadaptation au sein du système de santé. Une telle technologie doit également être testée beaucoup plus tôt, c'est-à-dire immédiatement après la blessure lorsque le potentiel de récupération est beaucoup plus élevé car le système neuromusculaire du corps n'a pas connu d'atrophie complète associée à une paralysie chronique.

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{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

1. Wagner FB et al 2018. La neurotechnologie ciblée restaure la marche chez les humains atteints d'une lésion de la moelle épinière. La nature. 563 (7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2

2. Asboth L et al. 2018. La réorganisation du circuit cortico-réticulo-spinal permet une récupération fonctionnelle après une contusion médullaire sévère. Neurosciences naturelles. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5

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Équipe SCIEU
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