jeudi 22 mars 2018

Des chercheurs découvrent pourquoi des rats paraplégiques marchent à nouveau après la thérapie

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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