Neurostimulation implantée – Pr. Grégoire Courtine (EPFL – Suisse)

Le 31 janvier 2015

Le mécanisme de déclenchement de la récupération après une lésion de la moelle épinière a été découvert

Après une lésion incomplète de la moelle épinière, le corps peut rectrouver une partie des fonctions motrices de base. Les fuseaux neuromusculaires et les circuits sensoriels associés à la moelle épinière peuvent promouvoir la création de nouvelles connexions neuronales après une blessure. Ce mécanisme derrière le processus de récupération motrice a été élucidé par le groupe de recherche du Prof. Silvia Arber au Biozentrum de l’Université de Bâle et de l’Institut Friedrich Miescher pour la recherche biomédicale. Leurs conclusions peuvent contribuer à la conception de nouvelles stratégies pour le traitement des blessures de la moelle épinière et ont été publiés dans la revue Cell.

Les lésions de la moelle épinière conduisent souvent à des troubles chroniques de la motricité. Cependant, les patients avec une lésion incomplète de la moelle épinière peuvent partiellement retrouver leur capacité motrice dans certaines conditions. On pense que le tissu nerveux qui reste indemne dans la moelle épinière fournit un substrat pour former de nouveaux circuits de pontage de la lésion. Comment cette formation de nouvelles connexions est déclenchée est restée inconnue jusqu’à présent.

En collaboration avec le groupe de recherche du professeur Grégoire Courtine à l’EPFL à Lausanne, l’équipe du Prof. Silvia Arber au Biozentrum de l’Université de Bâle et de l’Institut Friedrich Miescher pour la recherche biomédicale (FMI) a démontré dans un modèle de souris pourquoi les membres paralysés peuvent bouger à nouveau après une lésion incomplète de la moelle épinière : Un canal de rétroaction sensorielle spécifique relié à des capteurs dans les muscles – dits fuseaux neuromusculaires – favorise la récupération fonctionnelle des circuits neuronaux endommagés dans la moelle épinière.

La rétroaction sensorielle du fuseau neuromusculaire fournit le signal de déclenchement pour la récupération

La rétroaction sensorielle qui active le mouvement du membre fait une boucle du muscle à la moelle épinière. Ce canal de rétroaction spécifique favorise le processus de réparation du réseau neurologique endommagé après une lésion. En conséquence, la fonction moteurice peut être restaurée. « Les rétroactions sensorielles qui bouclent les fuseaux neuromusculaires sont donc un facteur clé dans le processus de récupération », explique Silvia Arber. Après une lésion de la moelle épinière, ces impulsions nerveuses continuent à fournir des informations au système nerveux central – même si les fonctions de transmission des informations entre le cerveau et la moelle épinière ne fonctionnent plus.

« Un déclencheur important pour le processus de récupération est l’information transmise à partir du muscle jusqu’au système nerveux central et non seulement l’information de haut en bas que le cerveau envoie vers les muscles », explique le chercheur Aya Takeoka. En outre, les chercheurs ont démontré que seule la fonctionnalité locomotrice de base pourrait être rétablie spontanément après une lésion. `

Les traitements doivent commencer par l’activation des fuseaux neuromusculaires

L’étude suggère que l’activation des fuseaux neuromusculaires est essentielle pour promouvoir le processus de récupération des réseaux neuronaux endommagés après une lésion de la moelle épinière. Ainsi, les approches thérapeutiques devraient viser à mobiliser intensivement les muscles, même passivement après une lésion. Plus les muscles sont intensément utilisés dans le processus de mouvement, plus les circuits de rétroaction des muscles sont stimulés. En appliquant ce principe, la réparation des circuits neuronaux et la récupération fonctionnelle motrice auront les meilleures chances de réussir.

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December 18, 2014

Trigger mechanism for recovery after spinal cord injury revealed

After an incomplete spinal cord injury, the body can partially recover basic motor function. So-called muscle spindles and associated sensory circuits back to the spinal cord promote the establishment of novel neuronal connections after injury. This circuit-level mechanism behind the process of motor recovery was elucidated by Prof. Silvia Arber’s research group at the Biozentrum, University of Basel and the Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research. Their findings may contribute to designing novel strategies for treatment after spinal cord injuries and have now been published in the journal Cell.
 
Spinal cord injuries often lead to chronically impaired motor function. However, patients with incomplete spinal cord injury can partially regain their basic motor ability under certain circumstances. It is believed that remaining uninjured spinal cord tissue provides a substrate to form new circuits bridging the injury. How this formation of new connections is triggered and promoted has remained unclear until now.

In collaboration with Prof. Grégoire Courtine’s research group at the EPFL in Lausanne, the team of Prof. Silvia Arber at the Biozentrum at the University of Basel and the Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research (FMI) has demonstrated in a mouse model why paralyzed limbs can move again after incomplete spinal cord injuries: A specific sensory feedback channel connected to sensors embedded within the muscles – so-called muscle spindles – promotes the functional recovery of the damaged neuronal circuits in the spinal cord.

Muscle spindle sensory feedback provides trigger signal for recovery

Limb movement activates sensory feedback loops from the muscle to the spinal cord. This specific feedback channel promotes the repair process of the damaged spinal network after injury. As a result, basic motor function can be restored. « The sensory feedback loops from muscle spindles are therefore a key factor in the recovery process, » says Silvia Arber. After spinal cord injury, these nerve impulses keep providing information to the central nervous system – even when the transmission of information from the brain to the spinal cord no longer functions.

« An important trigger for the recovery process is the information conveyed from the muscle to the central nervous system and not only the top-down information the brain sends towards muscles, » explains the first author Aya Takeoka. In addition, the researchers demonstrated that only basic locomotor functionality could be restored spontaneously after an injury. Fine locomotor task performance tested, however, remained permanently lost.

Treatments must start with activation of muscle spindles

The study suggests that activation of muscle spindles is essential to promote the recovery process of damaged neuronal networks after spinal cord injury. Thus, therapeutic approaches should aim to extensively use the muscles, even if passively after an injury. The more intensely muscles are used in the movement process, the more muscle spindle feedback circuits are stimulated. By applying this principle, the repair of neuronal circuits and the accompanying recovery of basic motor skills will have the best chances of succeeding.

Source : http://medicalxpress.com/news/2014-12-trigger-mechanism-recovery-spinal-cord.html

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