Lésion de la moelle épinière : la stimulation cérébrale et nerveuse peut-elle restaurer le mouvement ?

résumé: La thérapie de stimulation nerveuse a montré des résultats prometteurs dans le traitement des lésions de la moelle épinière dans des modèles animaux. Les chercheurs espèrent que le traitement pourra être utilisé chez les humains atteints de SCI pour aider à restaurer le mouvement des membres.

Source: Université de Colombie

En 1999, lorsque Jason Karmel, MD, était étudiant en deuxième année à la Columbia University Medical School, son frère jumeau a subi une blessure à la moelle épinière, le paralysant de la poitrine aux pieds et limitant l’utilisation de ses mains.

La vie de Jason Karmel 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 nouvelles thérapies pour restaurer le mouvement des personnes paralysées.

Maintenant, une thérapie de stimulation nerveuse développée par Carmel 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 qui survivent à la blessure, lui permettant de reprendre certaines des fonctions perdues », explique Karmel, MD, neurologue à l’Université Columbia et New York-Presbyterian.

Ces dernières années, certaines études notables sur la stimulation électrique de la moelle épinière ont permis à un petit nombre de personnes incomplètement paralysées de se remettre debout et de marcher.

L’approche de Karmel diffère parce qu’elle cible le bras et la main et parce qu’elle combine la stimulation du cerveau et de la moelle épinière, avec 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 cette combinaison semble permettre aux connexions restantes de la moelle épinière de prendre le relais. « 

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

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Crédit : Université de Columbia

« Les améliorations de la fonction et de la physiologie se sont poursuivies tout au long de la période pendant laquelle elles ont été mesurées, jusqu’à 50 jours », déclare Karmel.

Les résultats ont été récemment publiés dans la revue cerveau, il est suggéré que SCAP provoque des synapses (les connexions entre les neurones) ou les neurones eux-mêmes à subir un changement permanent. « Les doubles signaux imitent essentiellement l’intégration sensori-motrice naturelle qui doit se réunir pour effectuer un mouvement habile », explique Karmel.

De la souris à l’homme

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 aimeraient retrouver, elles diraient la fonction de la main et du bras », explique Karmel.

« 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. »

Maintenant, une thérapie de stimulation nerveuse développée par Carmel 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. L’image est dans le domaine public

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

La stimulation sera effectuée soit pendant une intervention chirurgicale indiquée sur le plan clinique, soit de manière non invasive, en utilisant une stimulation magnétique du cerveau et une stimulation cutanée à l’avant et à l’arrière du cou. Les deux méthodes sont couramment utilisées en milieu clinique et sont connues pour être sûres.

Dans l’expérience, 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.

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En regardant plus loin, les chercheurs pensent que cette approche pourrait être utilisée pour améliorer les mouvements et les sensations chez les patients atteints de paralysie du bas du corps.

Pendant ce temps, le jumeau de Jason Carmel est au travail, marié et élève son propre jumeau. « Sa vie est terminée, mais j’espère que nous pourrons lui redonner plus de fonctionnalité, ainsi qu’à d’autres personnes souffrant de blessures similaires », a déclaré Karmel.

À propos de cette recherche sur l’actualité des lésions médullaires

auteur: bureau de presse
Source: Université de Colombie
Contacter: Bureau de presse – Université de Columbia
photo: L’image est dans le domaine public

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Recherche originale : Accès fermé.
« La plasticité associative de la moelle épinière améliore la fonction sensorielle des membres antérieurs après une lésion cervicaleÉcrit par Ajay Pal et al. cerveau


Résumé

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

La plasticité associative se produit lorsque deux stimuli convergent vers une cible neuronale commune. Les efforts antérieurs pour améliorer la plasticité associative ont ciblé le cortex cérébral avec des effets modulateurs et intermédiaires. De plus, les circuits cibles 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, le couplage précisément synchronisé du cortex moteur et la stimulation 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 double stimulation, les voies qui la médiatisent et sa fonction dans une expérience préclinique.

La stimulation de la moelle épinière sous le seuil qui augmentait de manière robuste le cortex moteur suscitait des potentiels musculaires au moment de leur couplage, mais seulement lorsqu’ils atteignaient la moelle épinière de manière synchrone. Cet effet de stimulus apparié dépend à la fois du moteur cortical et de la moelle épinière proprioceptive ; L’inactivation sélective de l’une de ces voies a complètement aboli l’effet de la stimulation appariée. La plasticité associative de la moelle épinière, l’appariement répété de ces voies pendant 5 ou 30 minutes chez des rats éveillés a augmenté l’excitabilité de la colonne vertébrale pendant des heures après la fin de l’appariement.

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Pour appliquer la plasticité associative de la moelle épinière comme traitement, nous avons optimisé les paramètres pour améliorer les effets robustes et durables. Cet effet était aussi fort chez les rats avec une lésion de la moelle épinière cervicale que chez les rats non blessés, démontrant que les connexions récupérées après une lésion modérée de la moelle épinière étaient suffisantes pour soutenir la plasticité. Dans une expérience en aveugle, des souris ont subi une lésion modérée de la moelle épinière C4. Dix jours après la blessure, ils ont été assignés au hasard à 30 minutes de plasticité associative de la moelle épinière chaque jour pendant 10 jours ou à une stimulation placebo.

Les rats présentant une 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 la lésion de la moelle épinière. De plus, les rats avec une plasticité associative de la moelle épinière avaient des réponses systématiquement plus fortes à la stimulation corticale et spinale que les rats à stimulation fictive, indiquant un locus de plasticité dans la colonne vertébrale.

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

Nous concluons que la plasticité associative de la moelle épinière renforce les connexions sensorielles au sein de la moelle épinière, entraînant une restauration 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 couramment effectuée chez l’homme, cette approche pourrait être essayée chez les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière ou d’autres troubles qui endommagent les connexions sensorimotrices et altèrent la dextérité.

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