Depuis son invention il y a une trentaine d’annees par le neurochirurgien Alim Louis Benabid, la stimulation cerebrale profonde est devenue l’un des outils preferes des neurosciences. D’abord pour attenuer les tremblements causes par la maladie de Parkinson, puis pour lutter contre la You can also check out our other blog posts., THE troubles obsessionnels compulsifs (TOC) severes et l’epilepsie. Plus recemment, cette technique a ete testee avec succes pour Reparer le cerveau apres des traumatismes craniens.
Son pouvoir reparateur vient a nouveau d’etre demontre pour d’autres types de traumatismes du systeme nerveux, les lesions de la moelle epiniere, l’une des causes principales de paraplegie et tetraplegie. Des chercheurs de l’Ecole polytechnique federale de Lausanne (EPFL) et le Centre hospitalier universitaire vaudois a Lausanne (Suisse) viennent de montrer que la stimulation cerebrale profonde peut aider ces personnes paralysees a marcher a nouveau. Des resultats prometteurs, publies le 2 decembre 2024 dans la revue Nature Medicine.
Stimuler les neurones qui survivent apres la lesion
Les traumatismes de la colonne vertebrale abiment la moelle epiniere et peuvent couper sa connexion avec les membres, notamment les jambes, causant une paralysie. Mais souvent, cette deconnexion n’est pas totale, laissant intact une partie du tissu nerveux. Le cerveau peut donc continuer a envoyer des ordres vers les jambes en passant par ces neurones qui restent, ce qui peut lui permettre de retablir en partie le mouvement et donc la marche. Mais ce retablissement est souvent lent et incomplet, ce qui empeche un retour a une demarche normale. Dans ces cas, le but de la stimulation est de profiter de cette connexion residuelle pour augmenter le signal du cerveau vers les membres et ainsi ameliorer le retablissement.
L’hypothalamus joue un role essentiel dans le retablissement de la marche
Les chercheurs ont d’abord trouve la cible a stimuler en faisant des cartes tres detaillees de l’activite cerebrale de souris avant et apres une lesion de la moelle epiniere. Pour cela, ils ont mesure l’activite transcriptionnelle (et donc l’activation de l’expression des genes) dans les cellules des regions du cerveau qui se connectent avec la moelle epiniere (plus precisement, la region lombaire, au-dessous de la lesion). Le but etant d’identifier quelles cellules s’eteignaient a cause de la lesion, mais se rallumaient ensuite lorsque le corps tentait de retablir la marche. Le deuxieme critere etait que la densite des projections neuronales provenant de la region ou siegent ces cellules devait diminuer apres la lesion (montrant que celle-ci les impacte directement), pour ensuite augmenter et permettre de recreer suffisamment de connexions pour retablir la marche.
Ils ont ainsi identifie l’hypothalamus, structure localisee a la base du cerveau. Et en effet, l’activation des neurones de cette region par optogenetique etait suffisante pour ameliorer la demarche des souris ayant subi ces lesions. Cependant, ce n’etaient pas directement les neurones provenant de l’hypothalamus qui stimulaient la marche. Elles passaient leur message a travers des neurones du tronc cerebral, qui connecte le cerveau et la moelle epiniere.
La stimulation cerebrale profonde aide la moelle epiniere a se reparer
Une fois la bonne region identifiee, les chercheurs ont teste la stimulation cerebrale profonde pour l’activer, ce qui avait un effet immediat sur la demarche des souris. Des resultats confirmes ensuite chez des rats, qui peuvent marcher sur les deux pattes arriere si on soutient leurs corps. Meme celles ayant perdu le controle de plus de 80 % du tissu nerveux a cause du traumatisme retrouvaient la marche grace a la stimulation de l’hypothalamus. Intervention qui ne causait aucun inconfort ou douleur visible chez les rongeurs.
Les rats ont ete traites avec la stimulation pendant huit semaines, ce qui a ameliore leur demarche, meme lorsque la stimulation etait eteinte. Car cette intervention accelerait la creation de nouvelles connexions neuronales au site de la lesion. C’est-a-dire que la stimulation cerebrale profonde non seulement ameliorait la demarche, mais aussi aidait le corps a se reparer plus rapidement.
Un espoir pour les personnes paralysees a cause d’un traumatisme
Apres validation chez les rongeurs, c’etait au tour des humains. Les chercheurs ont observe, par imagerie par resonance magnetique fonctionnelle, les cerveaux de 21 personnes en bonne sante, afin d’identifier avec precision la partie de l’hypothalamus qui s’activait lors de la marche. Puis ils ont implante des electrodes stimulant cette region chez deux personnes ayant subi un traumatisme de la moelle, mais qui pouvaient marcher un peu a l’aide de deambulateurs. Cette stimulation a eu des resultats immediats, augmentant l’activite musculaire des jambes et permettant aux participants de marcher plus facilement, avec moins de fatigue.
Les participants ont ensuite fait trois mois de reeducation, avec neuf heures de stimulation par semaine. Comme chez les rongeurs, cette stimulation reguliere a facilite la regeneration de connexions neuronales dans la moelle epiniere, reparant partiellement la lesion. « L’annee derniere, en vacances, j’etais capable de descendre quelques marches et retourner a la mer en utilisant la stimulation« , se felicitait dans un communique l’un des participants, Wolfgang Jager, Autrichien de 54 ans en fauteuil roulant depuis 2006, apres un accident de ski.
La prochaine etape sera de combiner plusieurs approches
“ Cette recherche demontre que le cerveau joue un role cle dans le processus de recuperation d’une paralysie, explique Gregoire Courtine, professeur en neurosciences a l’EPFL et auteur de l’etude. Etonnamment, il n’est pas en mesure de tirer pleinement profit des projections neuronales qui survivent apres une lesion de la moelle epiniere. Ici, nous avons decouvert comment exploiter une petite region du cerveau, auparavant inconnue pour son role dans la production de la marche, afin d’engager ces connexions residuelles et d’ameliorer la recuperation neurologique chez les personnes souffrant de lesions de la moelle epiniere. »
L’annee derniere, son equipe avait presente une autre approche pour retablir la marche chez des personnes paralysees, qui reposait sur une stimulation directement de la moelle epiniere au-dessous de la lesion. « L’integration de nos deux approches – stimulation cerebrale et spinale – offrira une strategie de recuperation plus complete pour les patientes et patients souffrant de lesions de la moelle epiniere« , affirme-t-il. Cependant, avant de combiner ces deux techniques, il sera necessaire de confirmer l’efficacite de la stimulation cerebrale profonde chez un plus grand nombre de patients. Toutefois, ces premiers resultats sont extremement encourageants et pourraient aboutir a court terme a un nouveau traitement therapeutique pour aider les personnes paralysees a retrouver leur mobilite.
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