Blessure à la moelle épinière : la stimulation cérébrale et nerveuse peut-elle restaurer le mouvement ?

Résumé: La thérapie de stimulation nerveuse s’est révélée prometteuse dans le traitement des lésions de la moelle épinière chez des modèles animaux. Les chercheurs espèrent que le traitement sera utilisé chez les humains atteints de SCI pour aider à restaurer le mouvement des membres.

Source: Université de Colombie

En 1999, lorsque Jason Carmel, MD, Ph.D., était étudiant en deuxième année de médecine à Columbia, son frère jumeau identique a subi une lésion de la moelle épinière, le paralysant de la poitrine vers le bas et limitant l’utilisation de ses mains.

La vie de Jason Carmel a également changé ce jour-là. La blessure de son frère a finalement conduit Carmel à devenir neurologue et neuroscientifique, dans le but de développer de nouveaux traitements pour redonner du mouvement aux personnes atteintes de paralysie.

Maintenant, une thérapie de stimulation nerveuse que Carmel développe à Columbia se révèle prometteuse dans les études animales et pourrait éventuellement permettre aux personnes atteintes de lésions de la moelle épinière de retrouver la fonction de leurs bras.

“La technique de stimulation cible les connexions du système nerveux épargnées par les blessures”, explique Carmel, neurologue à l’Université Columbia et NewYork-Presbyterian, “leur permettant de reprendre une partie de la fonction perdue”.

Ces dernières années, certaines études très médiatisées sur la stimulation électrique de la moelle épinière ont permis à quelques personnes atteintes de paralysie incomplète de recommencer à se tenir debout et à faire des pas.

L’approche de Carmel est différente parce qu’elle cible le bras et la main et parce qu’elle associe la stimulation du cerveau et de la moelle épinière à une stimulation électrique du cerveau suivie d’une stimulation de la moelle épinière.

“Lorsque les deux signaux convergent au niveau de la moelle épinière, à environ 10 millisecondes l’un de l’autre, nous obtenons l’effet le plus fort”, dit-il, “et la combinaison semble permettre aux connexions restantes de la moelle épinière de prendre le contrôle. ”

Dans sa dernière étude, Carmel a testé sa technique – appelée plasticité associative de la moelle épinière (SCAP) – sur des rats présentant des lésions modérées de la moelle épinière. Dix jours après la blessure, les rats ont été randomisés pour recevoir 30 minutes de SCAP pendant 10 jours ou une stimulation fictive. À la fin de la période d’étude, les rats qui ont reçu le SCAP ciblé sur leurs bras étaient significativement meilleurs pour manipuler les aliments, par rapport à ceux du groupe témoin, et avaient des réflexes presque normaux.

“Les améliorations de la fonction et de la physiologie ont persisté aussi longtemps qu’elles ont été mesurées, jusqu’à 50 jours”, explique Carmel.

Les résultats, publiés récemment dans la revue Cerveau, suggèrent que SCAP provoque des modifications durables des synapses (connexions entre neurones) ou des neurones eux-mêmes. “Les signaux appariés imitent essentiellement l’intégration sensori-motrice normale qui doit se réunir pour effectuer un mouvement qualifié”, explique Carmel.

Des souris aux humains

Si la même technique fonctionne chez les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière, les patients pourraient retrouver quelque chose d’autre qu’ils ont perdu dans la blessure : l’indépendance. De nombreuses études sur la stimulation de la moelle épinière se concentrent sur la marche, mais “si vous demandez aux personnes atteintes d’une lésion de la moelle épinière cervicale, qui sont la majorité, quel mouvement elles veulent récupérer, elles disent la fonction de la main et du bras”, explique Carmel.

“La fonction main et bras permet aux gens d’être plus indépendants, comme passer d’un lit à un fauteuil roulant ou s’habiller et se nourrir.”

Carmel teste actuellement le SCAP sur des patients atteints de lésions de la moelle épinière à Columbia, Cornell et le VA Bronx Healthcare System dans le cadre d’un essai clinique parrainé par l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux.

La stimulation se fera soit lors d’une intervention chirurgicale cliniquement indiquée, soit de manière non invasive, en utilisant la stimulation magnétique du cerveau et la stimulation de la peau à l’avant et à l’arrière du cou. Les deux techniques sont couramment pratiquées en milieu clinique et sont connues pour être sûres.

Dans le cadre de l’essai, les chercheurs espèrent en savoir plus sur le fonctionnement du SCAP et sur la manière dont la synchronisation et la force des signaux affectent les réponses motrices des doigts et des mains. Cela jetterait les bases de futurs essais visant à tester la capacité de la technique à améliorer de manière significative la fonction de la main et du bras.

À plus long terme, les chercheurs pensent que l’approche pourrait être utilisée pour améliorer le mouvement et la sensation chez les patients atteints de paralysie du bas du corps.

En attendant, le jumeau de Jason Carmel travaille, se marie et élève ses propres jumeaux. « Il a une vie bien remplie, mais j’espère que nous pourrons lui rendre plus de fonctions, ainsi qu’à d’autres personnes souffrant de blessures similaires », déclare Carmel.

À propos de cette nouvelle sur la recherche sur les lésions de la moelle épinière

Auteur: Bureau de presse
Source: Université de Colombie
Contacter: Bureau de presse – Université de Columbia
Image: L’image est dans le domaine public

Voir également

Recherche originale : Accès fermé.
“La plasticité associative de la moelle épinière améliore la fonction sensorimotrice des membres antérieurs après une lésion cervicale” par Ajay Pal et al. Cerveau

Résumé

La plasticité associative de la moelle épinière améliore la fonction sensorimotrice des membres antérieurs après une lésion cervicale

La plasticité associative se produit lorsque deux stimuli convergent vers une cible neurale commune. Les efforts antérieurs pour promouvoir la plasticité associative ont ciblé le cortex, avec des effets variables et modérés. De plus, les circuits ciblés sont déduits plutôt que testés directement. En revanche, nous avons cherché à cibler la forte convergence entre les systèmes moteurs et sensoriels dans la moelle épinière.

Nous avons développé la plasticité associative de la moelle épinière, un appariement chronométré avec précision des stimulations du cortex moteur et de la moelle épinière dorsale, pour cibler cette interaction. Nous avons testé l’hypothèse selon laquelle une stimulation appariée correctement chronométrée renforcerait les connexions sensorimotrices dans la moelle épinière et améliorerait la récupération après une lésion de la moelle épinière. Nous avons testé les effets physiologiques de la stimulation jumelée, les voies qui la médiatisent et sa fonction dans un essai préclinique.

La stimulation de la moelle épinière sous le seuil a fortement augmenté le cortex moteur évoquant les potentiels musculaires au moment où ils ont été appariés, mais seulement lorsqu’ils sont arrivés de manière synchrone dans la moelle épinière. Cet effet de stimulation appariée dépendait à la fois du moteur descendant cortical et des afférences proprioceptives de la moelle épinière ; l’inactivation sélective de l’une ou l’autre de ces voies a complètement abrogé l’effet de stimulation appariée. Plasticité associative de la moelle épinière, appariement répétitif de ces voies pendant 5 ou 30 min chez des rats éveillés, augmentation de l’excitabilité de la colonne vertébrale pendant des heures après la fin de l’appariement.

Pour appliquer la plasticité associative de la moelle épinière comme thérapie, nous avons optimisé les paramètres pour favoriser des effets forts et durables. Cet effet était tout aussi fort chez les rats présentant une lésion de la moelle épinière cervicale que chez les rats non blessés, démontrant que les connexions épargnées après une lésion modérée de la moelle épinière étaient suffisantes pour soutenir la plasticité. Dans un essai en aveugle, des rats ont subi une lésion contusive modérée de la moelle épinière C4. Dix jours après la blessure, ils ont été randomisés pour 30 min de plasticité associative de la moelle épinière chaque jour pendant 10 jours ou stimulation fictive.

Les rats atteints de plasticité associative de la moelle épinière avaient une fonction significativement améliorée sur le critère de jugement principal, un test de dextérité lors de la manipulation des aliments, 50 jours après une lésion de la moelle épinière. De plus, les rats avec une plasticité associative de la moelle épinière avaient des réponses constamment plus fortes à la stimulation corticale et spinale que les rats à stimulation fictive, indiquant un locus spinal de plasticité.

Après la plasticité associative de la moelle épinière, les rats avaient une quasi-normalisation de la modulation du réflexe H. Les groupes n’avaient aucune différence dans l’échelle de grimace du rat, une mesure de la douleur.

Nous concluons que la plasticité associative de la moelle épinière renforce les connexions sensorimotrices dans la moelle épinière, entraînant une récupération partielle de la modulation réflexe et de la fonction des membres antérieurs après une lésion modérée de la moelle épinière. Étant donné que la stimulation du cortex moteur et de la moelle épinière est effectuée de manière routinière chez l’homme, cette approche peut être testée chez des personnes atteintes d’une lésion de la moelle épinière ou d’autres troubles qui endommagent les connexions sensorimotrices et altèrent la dextérité.