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Paralysie : des rats paralysés retrouvent la capacité de marcher

Paralysie : des rats paralysés retrouvent la capacité de marcher

La stimulation électrique combinée à de la rééducation assistée par un robot ont permis à des rats paraplégiques de réapprendre à marcher. Grâce à ces techniques, des chercheurs de l'EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) ont provoqué la formation de nouvelles connexions nerveuses.

Dans cette expérience décrite dans la revue Nature Neuroscience, des rats rendus paraplégiques ont réappris à marcher grâce à une thérapie associant deux méthodes. La première est une stimulation électrochimique de la moelle épinière : une injection de molécules et une stimulation électrique au-dessous de la lésion de la moelle épinière, pour activer les muscles des jambes. La seconde approche est une rééducation assistée par un robot, avec un harnais de soutien connecté qui allège le poids de l'animal.

Les rats ont ainsi retrouvé l'usage de leurs pattes qui avaient été paralysées après une lésion de la moelle épinière. Les chercheurs de l'EPFL ont aussi comparé le cerveau de rats sains et des rats paraplégiques qui avaient réappris à marcher. Ils ont observé une réorganisation des connexions neuronales au-dessus de la zone de lésion : le message moteur cérébral a pu utiliser d'autres voies nerveuses que celles qui avaient été endommagées.

De nouvelles connexions transmettent le message nerveux moteur

Grâce à la thérapie, de nouvelles connexions se sont mises en place entre le cerveau et la moelle épinière après la lésion, comme l'explique sur le site de l'EPFL Grégoire Courtine, qui a travaillé à ce projet : « Le cerveau développe de nouvelles connexions anatomiques à travers des régions du système nerveux restées intactes après la lésion. Le cerveau rebranche principalement les circuits du cortex cérébral, du tronc cérébral, et de la moelle épinière ». Ce n'est pas la première fois que cette équipe fait remarcher des rats (voir notre article ci-dessous). Cette nouvelle étape a permis de préciser les nouveaux chemins empruntés par le message nerveux pour restaurer la marche.

Mais cette thérapie, qui fonctionne chez l'animal, peut-elle être appliquée à l'Homme ? L'équipe réalise actuellement des tests sur des personnes atteintes d'une lésion de la moelle épinière au Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV).

Des rats paralysés retrouvent la capacité de marcher et de courir

Quelques semaines suffisent. Grâce à un traitement électrochimique combiné à de la rééducation, des rats paralysés des membres inférieurs sont parvenus à marcher, à courir et à franchir des obstacles. La transition de la thérapie du rongeur à l'Homme paraît plus difficile mais les premiers essais cliniques devraient commencer dans un ou deux ans.

Redonner la possibilité de marcher aux personnes paralysées. Cette performance relève le plus souvent du fantasme, même si les chercheurs se démènent pour développer des neuroprothèses efficaces. Un certain nombre d'études font appel aux cellules souches et à la médecine régénérative pour former un nouveau tissu nerveux qui comblerait la lésion. Tous ne suivent cependant pas cette voie et parviennent malgré tout à des résultats prometteurs. Comme ces scientifiques de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), en Suisse.

Dans le magazine Science, ils expliquent comment ils ont rétabli la mobilité des membres inférieurs de rats paraplégiques en combinant une thérapie électrochimique de manière à réveiller la moelle épinière lésée et de la rééducation avec l'assistance d'un harnais robotisé. La formation de nouvelles fibres nerveuses qui en découle laisse entrevoir de nouvelles perspectives pour traiter les paralysies.

Un traitement électrochimique en guise de neuroprothèse

Prenons les choses dans l'ordre. Leurs rats sont dans l'incapacité de mouvoir leurs pattes arrière depuis que la moelle épinière a été fortement endommagée. Seules quelques fibres nerveuses connectent encore le cerveau aux nerfs des membres inférieurs, mais malgré cela l'information ne passe plus.

Le système nerveux central (cerveau et moelle épinière) représenté en orange fonctionne normalement. Au niveau de la transition des couleurs, la région est lésée et les nerfs situés au-delà ne peuvent recevoir l'information du cerveau. Les membres inférieurs sont donc paralysés. © Capture d'écran depuis Youtube, epflnews

Le système nerveux central (cerveau et moelle épinière) représenté en orange fonctionne normalement. Au niveau de la transition des couleurs, la région est lésée et les nerfs situés au-delà ne peuvent recevoir l'information du cerveau. Les membres inférieurs sont donc paralysés. © Capture d'écran depuis Youtube, epflnews 

Les chercheurs ont souhaité réveiller cette région. Par l'injection d'agonistes des monoamines (des molécules jouant le même rôle que les neurotransmetteurs naturels tels la dopamine, l'adrénaline ou la sérotonine), ils préparent le tissu nerveux à la coordination des mouvements, de la même façon que cela se passe dans un organisme en bonne santé. En plaçant des électrodes dans la partie inférieure de la moelle épinière quelques minutes après l'injection, ils parviennent à envoyer des stimulations électriques aux motoneurones régissant le mouvement des pattes. Ce système est presque complet mais il manque une seule chose : restaurer la mobilité.

Lève-toi et marche : et la paralysie disparaît

Dans une étude parue dans Nature Neuroscience en septembre 2009, ces mêmes scientifiques, par la même méthode, avaient réussi à faire marcher leurs rats sur un tapis roulant alors que ceux-ci étaient maintenus en position verticale par un harnais robotisé leur permettant juste de garder l'équilibre. Cette fois, cependant, le mouvement était involontaire et plutôt de l'ordre du réflexe, les capteurs de la voûte plantaire envoyant des signaux au système nerveux central.

Dans cette nouvelle expérience, l'objectif était de pousser les rats à marcher par eux-mêmes. Grâce à une rééducation active, les animaux commençaient par l'épreuve du tapis roulant avant d'essayer sur la terre ferme. Au bout de quelques semaines, ils effectuaient quelques pas, bien maladroits encore. Petit à petit, le tapis roulant était délaissé. Un carré de chocolat bien en évidence incitait les rats à se déplacer pour le rejoindre et croquer dedans. Deux mois après le début du traitement, ils étaient capables de courir, de franchir des obstacles et de monter des marches.

Les rats paralysés des membres inférieurs, maintenus en position verticale par un harnais robotisé qui les suit durant leurs déplacements, sont parvenus à marcher, courir et même à monter des marches. © Capture d'écran depuis Youtube, epflnews

Les rats paralysés des membres inférieurs, maintenus en position verticale par un harnais robotisé qui les suit durant leurs déplacements, sont parvenus à marcher, courir et même à monter des marches. © Capture d'écran depuis Youtube, epflnews 

En parallèle, les chercheurs enregistraient l'activité des neurones du cortex moteur des rongeurs. Dans les premiers temps, les mouvements sont involontaires et ne partent que d'une impulsion électrique du cerveau. Au fur et à mesure de la rééducation, ils s'activent, confirmant l'intention du rat de se mouvoir dans son environnement.

Précision importante malgré tout : le traitement électrochimique reste indispensable, même lorsque les rats sont capables de galoper. Le système a donc encore des limites et ne restaure pas définitivement la mobilité des membres inférieurs.

Du rat à l’Homme : un succès non garanti

L'expérience révèle d'autres bonnes surprises, très prometteuses. Le tissu médullaire se régénère, aussi bien depuis la moelle épinière vers le cerveau que dans le sens inverse. La capacité de régénération du tissu nerveux, la neuroplasticité, jouit donc d'un potentiel considérable, probablement supérieur à ce qu'on avait estimé jusque-là. Les fibres contournaient la lésion et des sortes de ponts nerveux s'établissaient afin de restaurer la mobilité des pattes arrière. Cette découverte permet d'entrevoir l'espoir de nouvelles thérapies pour récupérer des lésions de la moelle épinière.

Le but ultime de la manipulation pour ces chercheurs est bien évidemment de soigner les paralysies humaines en tenant de développer un système de neuroprothèse similaire, mais conçu pour l'Homme. Les essais cliniques sont prévus pour 2013 ou 2014. N'ayant pas reçu les autorisations pour injecter les médicaments, ils ne pourront utiliser que les stimulations électriques. Le premier patient a déjà été choisi.

 


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