Nouveaux implants de la moelle épinière offrent de l’espoir pour la récupération après SCI

Une équipe d’ingénieurs de l’Université d’Auckland a démontré des progrès majeurs vers la création d’un dispositif électronique implantable conçu pour permettre aux personnes souffrant de lésions de la moelle épinière de récupérer leurs fonctions. L’implant léger pourrait révolutionner le traitement des lésions de la moelle épinière à l’avenir. Voici ce que vous devez savoir.

Lésions de la moelle épinière

Votre moelle épinière est constituée d’un tissu tubulaire qui s’étend de l’arrière de votre crâne le long de vos vertèbres jusqu’à la partie inférieure du bas du dos. Elle joue un rôle essentiel en tant que principale voie de communication entre votre système nerveux, votre cerveau et le reste de votre corps. Plus précisément, elle est responsable de fonctions cruciales telles que les réflexes et le contrôle de vos mouvements.

Le rôle crucial que joue votre moelle épinière dans votre biologie ne peut être surestimé. En conséquence, toute lésion de la moelle épinière peut entraîner plusieurs troubles, notamment des douleurs neuropathiques, une perte de capacités motrices et sensorielles, des troubles incontrôlables de la vessie et même des dysfonctions sexuelles.

Selon des études récentes, plus de 15 millions de personnes vivent actuellement avec une lésion de la moelle épinière (SCI) dans le monde. Ces lésions vont de l’inconfort à l’incapacité d’accomplir les tâches quotidiennes de base. De petites choses comme aller aux toilettes ou préparer le déjeuner peuvent devenir impossibles pour les personnes souffrant de SCI. Ce qui est pire, c’est qu’il semble y avoir une tendance à l’augmentation des SCI à l’avenir. On estime qu’un supplémentaire de 200 000 à 500 000 personnes souffriront de SCI cette année.

Pourquoi les lésions de la moelle épinière sont si difficiles à guérir

Il existe de nombreux aspects des SCI qui les rendent plus difficiles à traiter que d’autres blessures. D’une part, la moelle épinière ne guérit pas au même rythme que les autres parties du corps. Par conséquent, tout dommage qui lui est infligé au cours de la vie peut devenir permanent.
Les chercheurs ont reconnu il y a longtemps que créer un traitement permettant à la moelle épinière de se régénérer efficacement serait une révolution. Étant donné la gravité de la plupart des SCI, on comprend que même de petites améliorations des fonctions d’un patient se traduisent par d’importants gains en termes de qualité de vie.

Méthodes pour traiter les lésions de la moelle épinière

Les chercheurs ont tenté de nombreuses approches différentes dans leur recherche d’un traitement efficace pour les SCI. Une approche qui a gagné en popularité est l’utilisation de champs électriques à basse fréquence avec polarité variable. Plus précisément, des impulsions de neuromodulation à haute fréquence appliquées à la moelle épinière ont montré qu’elles favorisent la régénération.
Ce traitement repose sur des électrodes implantées dans le muscle situé directement au-dessus de la dure-mère. Cette approche a gagné en vitesse après que les chercheurs ont obtenu des succès chez des sujets non humains, notamment les lamproies, les cobayes et les chiens. Ce succès a conduit aux premiers patients humains à recevoir le traitement.

Comment la colonne vertébrale se forme

Cette stratégie de traitement fonctionne grâce à la façon dont les champs électriques aident à façonner le développement précoce du système nerveux. Lorsque votre corps commence à se développer, les champs électriques guident la moelle épinière le long de son trajet depuis le tronc cérébral jusqu’à votre bas du dos. Notamment, ces impulsions électriques favorisent la croissance des tissus et des nerfs.

Problèmes des traitements actuels des SCI

Bien que la science de l’utilisation des impulsions électriques pour traiter les SCI soit encore à l’étude, plusieurs obstacles ont freiné leur adoption. D’une part, les traitements précédents reposaient sur des nœuds électriques implantés. Ces nœuds étaient fabriqués en métal qui peut se corroder avec le temps, réduisant l’efficacité du traitement et pouvant entraîner d’autres complications.

De plus, le placement de ces électrodes pouvait entraîner des lectures irrégulières, limitant la capacité du traitement à favoriser la régénération à long terme. En outre, trouver le bon signal et la bonne intensité pour optimiser la stimulation à basse fréquence a été problématique en raison de la dégradation du signal au fil du temps, liée aux problèmes de corrosion.

Malheureusement, à mesure que les nœuds commencent à corroder, ils peuvent causer des dommages corporels, altérer votre pH et introduire des sous‑produits métalliques et des ions dans votre corps. Heureusement, une équipe de scientifiques a proposé une nouvelle approche qui pourrait aider à résoudre bon nombre de ces problèmes, aidant des millions de personnes souffrant de SCI dans le monde.

Étude sur les implants de la moelle épinière

Une équipe d’ingénieurs du Waipapa Taumata Rau, Université d’Auckland, a démontré une nouvelle méthode de traitement des SCI dans l’étude « Traitement quotidien par champ électrique qui améliore les résultats fonctionnels après une contusion thoracique de la moelle épinière chez le rat ».
Cet article explore la création d’un dispositif avancé à film ultra‑mince conçu pour être implanté sous la dure-mère. L’implant utilise des électrodes à supercondensateur et des basses fréquences afin d’améliorer la biotolérance, facilitant ainsi l’élaboration de stratégies de traitement à long terme.

Source – University of Auckland

Conçu pour ne pas entraver la vie

Les ingénieurs ont compris que leur implant devait être ultra‑mince pour rester confortablement en place. Ils ont commencé par repenser les électrodes. Ils ont abandonné les électrodes métalliques utilisées dans les approches précédentes. À la place, des électrodes revêtues de films d’oxyde d’iridium pulvérisé (SIROF) ont été utilisées.
Ces électrodes ont également été dimensionnées pour améliorer leurs capacités. Notamment, les électrodes sont destinées à être implantées directement sur la moelle épinière, où elles peuvent appliquer un petit courant sur le site lésé. Les chercheurs ont testé plusieurs approches avant de choisir cette méthode de fabrication à film mince et ce dispositif.

Alterner la polarité

Le nouveau système d’implant de la moelle épinière applique une charge alternée toutes les 15 minutes au tissu endommagé. Cette charge est réglée à environ 0,5 mHz, ce qui lui permet de favoriser la croissance des axones dans les deux sens. Plus précisément, le dispositif utilise une stimulation à largeur d’impulsion de 250 ms. De manière impressionnante, cette impulsion est beaucoup plus longue que les approches traditionnelles et peut fonctionner sans aucune exposition de rétraction des électrodes.

Test des implants de la moelle épinière

Les scientifiques ont mis 12 semaines pour démontrer la faisabilité de leur étude. La phase de test a consisté à implanter le dispositif chez des rats de laboratoire. Les rats sont l’un des rares animaux capables de récupérer naturellement de lésions de la moelle épinière, ce qui en fait un point de départ idéal pour ce travail.
Les ingénieurs ont effectué 4 semaines de traitement puis ont surveillé les réponses des animaux. À la fin du test, le tissu de la moelle épinière du rat a été examiné. De manière cruciale, les rats traités et non traités ont été comparés afin de déterminer exactement quelles améliorations le nouveau traitement apporte au processus de guérison.

Résultats de l’implant de la moelle épinière

Les résultats du test ont été impressionnants. Les ingénieurs ont constaté que le traitement a restauré en toute sécurité le mouvement chez les rats après des lésions graves de la moelle épinière. L’animal a commencé à montrer des signes de récupération tant du mouvement que de la sensation.

Dans le cadre du test, les pattes des rats ont été soumises à un petit courant électrique. Les rats ayant reçu le traitement ont reconnu et pu sentir le courant électrique lors du test, réagissant en conséquence et se retirant. De manière impressionnante, ils ont montré une guérison améliorée dès la première semaine de test par rapport aux rats non traités.

Les données suggèrent que la stimulation sous-durale a permis aux sujets de retrouver la fonction des membres postérieurs et la sensibilité tactile. De plus, l’approche n’a pas inflammé la colonne vertébrale comme les méthodes traditionnelles. Ils ont noté que les électrodes se sont diffusées dans le tissu environnant comme leurs prédécesseurs métalliques.

L’équipe a ensuite étudié les électrodes afin de vérifier si elles produisaient des sous‑produits nocifs ou des effets secondaires après l’implantation. Il n’y a eu aucune contamination, ce qui signifie que cette approche permet aux ingénieurs d’appliquer le traitement plus fréquemment et avec moins de risques. Enfin, les résultats du test montrent que les rats traités ont présenté de meilleures performances sur divers tests de compétences motrices, ainsi qu’un nombre accru de cellules dans les régions cérébrales liées au mouvement.

Avantages des implants de la moelle épinière

De nombreux avantages pourraient faire des implants de la moelle épinière une véritable révolution. D’une part, il n’existe aucun traitement efficace à long terme pour les lésions de la moelle épinière. Cette approche ouvrira la voie à davantage de recherches sur les effets à long terme de l’électrostimulation sur le corps.
Le nouveau système offre aux patients des périodes de stimulation plus longues. Plus précisément, le rapport indique que les nouveaux cathodes surpassent leurs prédécesseurs de 1000 fois, ce qui signifie que le traitement peut délivrer des doses plus fortes sans nuire au patient.

Moins d’énergie

Les ingénieurs ont noté que l’approche à polarité alternée est économe en énergie. Elle n’utilise qu’une fraction de l’énergie requise par les autres traitements basés sur des implants. Cette faible consommation d’énergie signifie que le dispositif peut être alimenté par le corps grâce à la piézoélectronique ou à d’autres méthodes que les batteries.

Pénétration accrue

Un autre avantage majeur est que les électrodes plus grandes offrent une pénétration plus profonde du champ électrique au sein de la moelle épinière. Plus les signaux à basse fréquence pénètrent profondément, plus la réponse du corps est efficace. De manière impressionnante, le dispositif améliore la pénétration des impulsions électriques tout en réduisant la consommation d’énergie.

Conception confortable

L’un des plus grands avantages de cette approche est que l’implant ne cause aucun inconfort chez le porteur. L’approche originale utilisait un dispositif beaucoup plus grand qui pouvait devenir gênant pour le porteur, créant un risque potentiel de dommages et plus encore. La nouvelle approche, utilisant des dispositifs ultra‑minces, signifie que l’unité peut être portée sans que le patient ne le remarque.

Utilisation plus sûre

L’équipe a rapidement souligné que le nouveau traitement est beaucoup plus sûr que les méthodes alternatives. Plus précisément, l’équipe a constaté beaucoup moins d’inflammation chez les patients. Aucun cas de dommage à la moelle épinière n’a été observé, et le traitement n’a pas produit de réactions faradiques irréversibles à l’interface électrode‑tissu comme ses prédécesseurs. De plus, le corps ne génère pas de réponse immunitaire contre le dispositif.

Applications réelles des implants de la moelle épinière & Chronologie:

Il existe de nombreuses applications concrètes pour la technologie des implants de la moelle épinière. Le scénario d’utilisation évident consiste à aider les millions de personnes souffrant de SCI à travers le monde à vivre une vie meilleure. Cette approche représente un bond monumental dans les stratégies de traitement efficaces.

Chronologie

Il pourrait falloir 7 à 10 ans avant que cette technologie ne commence à être officiellement intégrée au domaine médical. De nombreuses recherches restent nécessaires sur les effets à long terme des traitements. De plus, les ingénieurs passeront des années à obtenir l’approbation des régulateurs en raison de la complexité du traitement et des conséquences potentielles de tout incident sur les patients.

Chercheurs sur les implants de la moelle épinière

L’étude sur les implants de la moelle épinière a été présentée par des ingénieurs de l’Université d’Auckland et de l’Université de technologie de Chalmers en Suède. L’article cite le Dr Bruce Harland comme chercheur principal de l’étude. De plus, il a été soutenu par le professeur Darren Svirskis, Maria Asplund et plusieurs autres scientifiques provenant d’universités accréditées.

Avenir des implants de la moelle épinière

L’avenir de cette technologie est prometteur. L’équipe se concentrera désormais sur l’application de leurs connaissances pour créer un dispositif médical fiable et précis. Le dispositif pourrait un jour bénéficier à des millions de personnes vivant avec ces lésions de la moelle épinière qui changent la vie. De plus, le groupe approfondira la recherche des aspects essentiels du traitement, tels que la fréquence, la durée et l’utilisation de médicaments en combinaison avec l’approche.

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