Interneurones – Restauration de la fonction respiratoire

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Une nouvelle approche pourrait restaurer la respiration après une lésion de la moelle épinière

Toronto le 10 octobre 2018,

Une équipe de recherche du Krembil Research Institute de Toronto a mis au point une stratégie novatrice qui pourrait aider à rétablir la respiration après une lésion traumatique de la moelle épinière.

L’équipe, dirigée par le Dr Michael Fehlings – neurochirurgien / neuroscientifique, spécialiste des lésions de la moelle épinière et chercheur à l’UHN – a publié aujourd’hui ses conclusions dans la revue Nature dans un article intitulé « Les neurones excitateurs cervicaux maintiennent la respiration après une lésion médullaire. »

À l’aide de modèles précliniques, l’équipe a utilisé une nouvelle stratégie pour cibler un groupe de neurones en sommeil situé dans la région cervicale de la moelle épinière. Lorsqu’elle a été stimulée, cette population de cellules latente appelée interneurones a été activée et a permis de rétablir la respiration après une lésion.

« Le gros avantage à retenir ici est l’identification de ce nouveau circuit neuronal », a déclaré le Dr Fehlings, professeur au département de chirurgie de l’Université de Toronto. « Ce que nous avons découvert, c’est que si nous activons cette population de neurones, la pharmacogénétique nous permettra de sauver la respiration. »

Une respiration dysfonctionnelle est une cause majeure de décès ou de maladie chez les personnes à la suite d’une lésion traumatique de la moelle épinière. Un grand nombre des 86 000 Canadiens qui vivent avec une lésion de la moelle épinière ont besoin d’une trachéotomie ou de l’utilisation à long terme d’un appareil de ventilation assistée.

« La plus grande implication de ce travail est qu’un jour, nous pourrons peut-être activer et améliorer la respiration des personnes vivant avec ces lésions. »

Dr. Kajana Satkunendrarajah, associée de recherche et Dr. Spyridon Karadimas, récemment diplômée en neurochirurgie, sont les co-premiers auteurs de cet article de Nature. Parmi les autres contributeurs, on compte Alex Laliberte, ancien chercheur du laboratoire du Dr. Fehlings de Krembil, et son collaborateur Gaspard Montandon, physiologiste respiratoire au St. Michael’s Hospital de Toronto.

« Nous pensons que cette découverte a de grandes implications pour les neurosciences en général, car elle démontre un rôle important pour cette population neuronale dans le réseau neuronal respiratoire complexe », a déclaré le Dr Satkunendrarajah.

« Ces interneurones ne sont pas nécessaires à la respiration dans des conditions normales. Cependant, ils deviennent essentiels pour le système respiratoire neural quand il est mis à rude épreuve », a ajouté le Dr Karadimas.

Les prochaines étapes de l’équipe comprennent l’étude de l’utilisation des propriétés régénératrices des cellules souches pour cibler les zones de la moelle épinière dans le but de traduire ces résultats à l’essai clinique.

Les chercheurs s’intéressent également à l’identification d’autres circuits neuronaux de la moelle épinière cervicale qui pourraient être activés, avec le potentiel de réactiver la fonction motrice. Les domaines d’intérêt particulier incluent la restauration de la fonction des mains et des bras.

New approach could jumpstart breathing after spinal cord injury

Toronto – October 10, 2018

A research team has developed an innovative strategy that could help to restore breathing following traumatic spinal cord injury.
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A research team at the Krembil Research Institute in Toronto has developed an innovative strategy that could help to restore breathing following traumatic spinal cord injury.

The team, led by principal investigator Dr. Michael Fehlings — a neurosurgeon/neuroscientist, specialist in spinal cord injury and senior scientist at UHN — published its findings today in the journal Nature in a paper titled « Cervical excitatory neurons sustain breathing after spinal cord injury. »

Using pre-clinical models, the team employed a novel strategy to target a dormant group of neurons located in the cervical area of the spinal cord. When stimulated, this latent population of cells called interneurons was activated and were able to restore breathing following injury.

« The big takeaway here is the identification of this novel neural circuit, » said Dr. Fehlings, a professor in the Department of Surgery at the University of Toronto. « What we found is if we activate this population of neurons, using pharmacogenetics we can rescue breathing. »

Dysfunctional breathing is a major cause of death or disease for people following traumatic spinal cord injury. Many of the 86,000 Canadians who live with a spinal cord injury require a tracheostomy or long-term use of an assistive ventilation device.

« The biggest implication of this work is that one day we may be able to flip a switch and improve the breathing of people living with these injuries. »

Dr. Kajana Satkunendrarajah, a research associate and Dr. Spyridon Karadimas, a recently graduated PhD student and current neurosurgery resident are co-first authors of this Nature paper. Additional contributors include former PhD student and current postdoctoral fellow Alex Laliberte of Krembil’s Fehlings Lab and collaborator Gaspard Montandon, a respiratory physiologist at St. Michael’s Hospital in Toronto.

« We think this discovery has big implications for neuroscience in general, as it demonstrates an important role for this neuronal population in the complex respiratory neural network, » said Dr. Satkunendrarajah.

« These interneurons are not required for breathing under normal conditions. However, they become vital to the neural respiratory system when it is under challenge, » added Dr. Karadimas.

Next steps for the team include studying the use of the regenerative properties of stem cells to target areas of the spinal cord with a goal of bringing scientists closer to clinical translation of these findings.

The researchers are also interested in identifying other neural circuits in the cervical spinal cord that could be activated, with the potential for reviving motor function. Areas of particular interest include restoration of hand and arm function.

Source : https://www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181010132355.htm