Selon une étude menée par l'Ecole Polytechnique Federale de Lausanne publiée dans Nature Neuroscience, grâce
à la réadaptation assistée par robot et à la stimulation
électrochimique de la moelle épinière, des rats ayant subi une lésion de
la moelle épinière auraient repris le contrôle de
leurs membres par ailleurs paralysés.
Les chercheurs de l'Ecole Polytechnique Federale de Lausanne ont observé pour la première fois que le cerveau redirige les
commandes motrices spécifiques à une tâche à travers des voies
alternatives provenant du tronc cérébral et se projetant sur la moelle
épinière. La
thérapie déclenche la croissance de nouvelles connexions du cortex moteur dans le tronc cérébral et du tronc cérébral dans la moelle
épinière, rebranchant ainsi le cerveau avec la moelle épinière en
dessous de la blessure.
Selon les chercheurs, le
cerveau développe de nouvelles connexions anatomiques à travers les
régions du système nerveux qui sont encore intactes après une blessure. Le cerveau reconfigure essentiellement les circuits du cortex cérébral, du tronc cérébral et de la moelle épinière. Cependant, la récupération n'est pas spontanée. Les animaux doivent s'engager dans une thérapie de rééducation
intense pour que le recâblage ait lieu. Cette thérapie
implique une stimulation électrochimique de la moelle épinière et une
physiothérapie active dans un harnais d'assistance intelligent.
En laboratoire, des
rats atteints d'une contusion causant une paraplégie complète ont
appris à marcher de nouveau grâce à une thérapie combinant la
stimulation électrochimique de la moelle épinière et la réadaptation
assistée par robot. La
moelle épinière du rat est d'abord stimulée avec des produits
pharmaceutiques, puis électriquement stimulée en dessous de la blessure
pour activer les muscles dans les jambes. Combinés
à une thérapie dans un harnais intelligent qui soulage le poids du
corps, fournissant des conditions de marche naturelles, et après
quelques semaines d'entraînement, les rats ont retrouvé le contrôle
étendu de leurs membres postérieurs à volonté, même sans stimulation
électrochimique ou harnais. En 2012, les chercheurs ont révélé que des rats atteints d'une
lésion de la colonne vertébrale pouvaient monter des escaliers et nager
avec une rééducation neuroprosthétique.
En
comparant le cerveau des rats blessés après la réhabilitation avec ceux
des rats sains, les chercheurs ont pu identifier la formation réticulaire, une région du tronc cérébral, comme clé de la guérison. Les chercheurs ont découvert ce rôle en utilisant l'optogénétique et la
chémogénétique chez les animaux transgéniques, un ensemble d'outils
précis permettant l'activation et l'inactivation de circuits bien
définis dans le cerveau et le tronc cérébral pour sonder leur fonction. Ils
ont également exploité un nouveau et puissant microscope optique développé par le Centre Wyss pour la bio et la neuro-ingénierie à Genève pour visualiser les voies neurales. Tout
le système nerveux central était rendu transparent, à l'exception des
voies nerveuses qui exprimaient une protéine fluorescente. En
passant une feuille de lumière à travers le cerveau et la moelle
épinière non sectionnés, les chercheurs ont obtenu des images 3D non
visibles qui montraient l'organisation des voies nerveuses chez des
animaux sains ainsi que la manière selon laquelle la thérapie réorganisait ces voies sans biais. Les neurones lésés ne repoussent pas spontanément, mais une
réorganisation de la ramification neurale se produit au-dessus de la
lésion conduisant à de nouvelles connexions.
Les chercheurs souhaitent maintenant vérifier si la réhabilitation
neuroprosthétique chez les personnes conduit à un recâblage analogue du
cerveau, du tronc cérébral et de la moelle épinière
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