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Neurostimulation implantée - Pr. Grégoire Courtine (EPFL) - ONWARD Medical
TDelrieu:
C'est la voie de recherche que nous finançons ! :sm28:
RosenKreutz:
Merci Thierry. Tout ça a l'air prometteur.
TDelrieu:
--- Citer ---Guider la régénération nerveuse pour traiter la paralysie
22.09.23
Une lésion complète de la moelle épinière provoque aujourd’hui des paralysies irréversibles. Des scientifiques du centre Neurorestore démontrent aujourd’hui dans Science l’efficacité d’une thérapie génique qui, chez les souris, a pu favoriser la repousse des nerfs à travers la lésion et les guider pour qu’ils se reconnectent aux bons endroits afin de restaurer des fonctions motrices.
A l’instar d’autres blessures, celles qui touchent la moelle épinière peuvent elles aussi faire l’objet d’une réparation spontanée de la part de l’organisme. Toutefois, ce processus ne s’observe que lorsque les lésions ne sont que partielles, et non en cas de rupture complète de la moelle épinière. « Nous avions mis en évidence la repousse des nerfs au-travers d’une lésion il y a déjà cinq ans, rappelle Mark Anderson, auteur senior de l’étude, responsable de l’unité Régénération du système nerveux central au centre Neurorestore et chercheur au Wyss Center for Bio and Neuroengineering. Mais nous nous sommes rendus compte que cela ne suffisait pas à restaurer des fonctions motrices, car les nouvelles fibres échouaient à se connecter aux bons endroits de l’autre côté de la lésion. »
Grâce aux équipements de pointe dont ils disposent à Campus Biotech, sur le site genevois de l’EPFL, les chercheurs ont procédé à des analyses poussées afin de comprendre quel type de neurones était impliqué dans ces régénérations naturelles – travaillant pour ce faire avec leurs collègues de l’UCLA et de la Harvard Medical School. « Des observations par séquençage ARN nucléaire à l’échelle de la cellule individuelle ont mis en évidence les axones qui bénéficiaient d’une régénération, mais aussi les cibles sur lesquelles ils doivent se connecter pour restaurer des fonctions motrices », précise Jordan Squair, premier auteur de l’étude qui paraît ce 22 septembre 2023 dans Science.
Vers une combinaison des approches
Cette découverte a suggéré aux scientifiques le développement d’une thérapie génique activant la croissance des neurones les plus pertinents, renforçant par des protéines la repousse des nerfs au travers de la lésion, et les conduisant par des molécules de guidage jusqu’au site de leur implantation de l’autre côté de la lésion. « Nous nous sommes donc basés sur ce que nous avons compris du fonctionnement naturel de la régénération afin de développer une stratégie thérapeutique qui imite la régénération survenant après une lésion partielle », précise Jordan Squair.
Des souris souffrant d’une lésion totale de la moelle épinière ont pu retrouver grâce à ce traitement une mobilité rappelant celle de rongeurs ayant guéri spontanément d’une lésion partielle. Ces résultats mettent en évidence un prérequis jusque-là inconnu pour que ces repousses nerveuses se traduisent par un retour de certaines fonctions motrices.
« Nous pensons que ces thérapies géniques fonctionneront en synergie avec les autres stratégies que nous avons développées, impliquant des stimulations électroniques de la moelle épinière, explique Grégoire Courtine, directeur de Neurorestore avec Jocelyne Bloch. Notre conviction est qu’un traitement complet d’une lésion de la moelle épinière devra à l’avenir faire intervenir en parallèle les deux approches – celle, biologique, qui permet la repousse efficace des fibres nerveuses, et celle, basée sur nos implants souples, qui restaure une communication efficace entre le cerveau et les neurones dédiés à la mobilité. »
Prometteuse, cette approche n’en reste pas moins extrêmement pionnière à ce stade. De nombreuses années de travaux seront encore nécessaires afin de transformer ces résultats de recherche en traitements disponibles pour les patients.
Source : https://actu.epfl.ch/news/guider-la-regeneration-nerveuse-pour-traiter-la-pa/
--- Fin de citation ---
--- Citer ---
Science
Récupération de la marche après paralysie en régénérant les neurones caractérisés vers leur région cible naturelle
Résumé de l'éditeur
Bien que plusieurs approches expérimentales aient montré des résultats positifs dans la régénération axonale après une lésion médullaire (LME), la récupération complète des fonctions motrices reste un objectif difficile à atteindre. Squair et coll. ont émis l'hypothèse que la restauration de la projection axonale complète d'une population neuronale sélectionnée vers sa cible naturelle pourrait favoriser une meilleure récupération fonctionnelle. Après avoir utilisé le séquençage d'ARN unicellulaire pour identifier la population neuronale la plus prometteuse, les auteurs ont montré que la promotion de la croissance axonale et le guidage vers leur cible naturelle dans cette population rétablissaient la marche chez les souris après une LME complète. En revanche, une large restauration axonale à travers la lésion n’a eu aucun effet, ce qui suggère qu’une approche plus ciblée est nécessaire pour la récupération fonctionnelle après une lésion médullaire.
Extrait
La régénération des axones peut être induite en cas de lésion médullaire (LME) anatomiquement complète, mais une restauration fonctionnelle robuste reste difficile à atteindre. On ne sait pas encore si la restauration des fonctions neurologiques nécessite une régénération dirigée des axones de sous-populations neuronales spécifiques vers leurs régions cibles naturelles. Pour répondre à cette question, nous avons appliqué le séquençage d’ARN mononucléaire comparatif et spécifique à la projection pour identifier les sous-populations neuronales qui rétablissent la marche après une LME incomplète. Nous montrons que la chimioattraction et le guidage des axones sectionnés de ces neurones vers leur région cible naturelle ont conduit à une récupération substantielle de la marche après une LME complète chez la souris, alors que la régénération des axones simplement à travers la lésion n'a eu aucun effet. Ainsi, le rétablissement des projections naturelles des neurones caractérisés constitue une partie essentielle des stratégies de régénération axonale visant à restaurer les fonctions neurologiques perdues.
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TEXTE ORIGINAL EN ANGLAIS
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Recovery of walking after paralysis by regenerating characterized neurons to their natural target region
Editor’s summary
Although several experimental approaches have shown positive results in axonal regeneration after spinal cord injury (SCI), complete recovery of motor functions remains an elusive target. Squair et al. hypothesized that restoration of complete axonal projection of a selected neuronal population to their natural target could promote better functional recovery. After using single-cell RNA sequencing to identify the most promising neuronal population, the authors showed that promoting axonal growth and path guidance to their natural target in this population restored walking in mice after complete SCI. By contrast, broad axonal restoration across the lesion had no effect, suggesting that a more targeted approach is necessary for functional recovery after SCI.
Abstract
Axon regeneration can be induced across anatomically complete spinal cord injury (SCI), but robust functional restoration has been elusive. Whether restoring neurological functions requires directed regeneration of axons from specific neuronal subpopulations to their natural target regions remains unclear. To address this question, we applied projection-specific and comparative single-nucleus RNA sequencing to identify neuronal subpopulations that restore walking after incomplete SCI. We show that chemoattracting and guiding the transected axons of these neurons to their natural target region led to substantial recovery of walking after complete SCI in mice, whereas regeneration of axons simply across the lesion had no effect. Thus, reestablishing the natural projections of characterized neurons forms an essential part of axon regeneration strategies aimed at restoring lost neurological functions.
https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adi6412
--- Fin de citation ---
gilles:
merci Thierry. :icon_thumleft:
TDelrieu:
--- Citer ---Paralysé depuis 12 ans, Gert-Jan Oskam, 40 ans, n'a plus qu'à penser à marcher pour faire un pas. Une prouesse possible grâce au couplage de 2 technologies implantées dans le cerveau et la moelle épinière. WIMAGINE est primé au CES de Las Vegas.
10 janvier 2024 • Par Cassandre Rogeret / Handicap.fr
« Lève-toi et marche. » Cette injonction, Gert-Jan Oskam en a rêvé, longtemps. Douze ans exactement. A 28 ans, un accident de vélo brise une partie de sa moelle épinière située dans son cou, paralysant ses jambes et partiellement ses bras. A 40 ans, ce Néerlandais peut désormais se tenir debout et même monter un escalier, grâce à l'association de deux technologies implantées dans le cerveau et la moelle épinière. Du nom de WIMAGINE, il a été conçu par les chercheurs du CEA (Commissariat à l'énergie atomique) de Grenoble, au sein du centre de recherche Clinatec. Les coulisses de cette « première mondiale », fruit du travail de chercheurs français et suisses depuis plus de dix ans, ont été dévoilées dans la revue scientifique Nature le 24 mai 2023.
Marcher grâce à sa pensée
« Je pense donc je marche. » C'est tout l'enjeu de cette « interface cerveau-colonne vertébrale ». « Ce nouveau système utilise l'implant rachidien qu'Oskam possède déjà et l'associe à deux implants en forme de disque insérés dans son crâne, de sorte que deux grilles de 64 électrodes reposent contre la membrane recouvrant le cerveau. Quand Oskam pense à marcher, les implants crâniens détectent l'activité électrique dans le cortex, la couche externe du cerveau. Ce signal est décodé par un ordinateur que le quadragénaire porte dans un sac à dos, qui transmet ensuite les informations au générateur d'impulsions vertébrales », détaille l'hebdomadaire Nature. En effet, des électrodes ont également été implantées dans sa moelle épinière, en-dessous de la zone qui a subi une lésion lors de l'accident. Concrètement, grâce à des algorithmes basés sur des méthodes d'intelligence artificielle, les prédictions de mouvement sont décodées en temps réel à partir des enregistrements du cerveau.
Une démarche moins robotique
Une première étude sur ce dispositif avait été publiée en 2018 mais, à l'époque, il s'agissait plutôt d'une « stimulation préprogrammée » qui générait des mouvements de marche robotique. Ce nouveau « pont numérique », qui relie le cerveau et la moelle épinière, permet de contrôler volontairement ses mouvements et leur amplitude. Résultat : un effort moindre pour une démarche plus naturelle. L'information est transmise en 500 millisecondes à peine, soit une vitesse équivalente au fonctionnement des personnes « valides ».
Pour poser ces deux implants, deux opérations ont été nécessaires, suivies d'un entraînement intensif de six mois. « Un long périple », selon Oskam, qui valait le coup puisqu'il semble avoir récupéré une partie de ses facultés motrices et sensorielles, y compris lorsque le système est désactivé.
Restaurer la fonction des bras
Dans la revue Nature, Antonio Lauto, ingénieur biomédical à la Western sydney university, en Australie, incite toutefois à créer des dispositifs « moins invasifs ». En effet, l'un des implants crâniens d'Oskam a dû être retiré après environ cinq mois en raison d'une infection. Pour Jocelyne Bloch, la neurochirurgienne de l'Ecole polytechnique fédérale de Suisse qui a implanté l'appareil, « il y a toujours un peu de risque d'infection ou d'hémorragie, mais ils sont si petits que la balance penche en leur faveur ».
Prochaine étape : restaurer les mouvements des bras à l'aide de la même technologie. Les chercheurs sont actuellement en train de recruter trois personnes pour ce nouvel essai. Ils espèrent ensuite pouvoir généraliser cette technologie et l'utiliser pour d'autres indications cliniques comme la paralysie causée par un accident vasculaire cérébral.
--- Fin de citation ---
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