Africa-Press – Burkina Faso. Les lésions du système nerveux périphérique (l’ensemble de ganglions et nerfs présents en dehors du cerveau et de la moelle épinière) lorsque l’on perd un membre ou que l’on perd sa fonction sont difficiles à traiter du fait de l’incapacité des neurones à se régénérer. Plusieurs approches pour pallier ce problème sont prometteuses, mais leur efficacité reste limitée. Des chercheurs de l’université de Cambridge (Royaume-Uni) ont élaboré un dispositif biohybride capable de combler ces lacunes qui a montré des résultats prometteurs chez le rat. Les résultats sont publiés dans la revue Science Advances.
Restaurer la fonction d’un membre amputé ou paralysé
“Si quelqu’un se fait amputer d’un bras ou d’une jambe, par exemple, tous les signaux du système nerveux sont toujours présents, même si le membre physique a disparu, explique le Dr Damiana Barone, codirecteur de la recherche, dans un communiqué. Le défi lié à l’intégration des membres artificiels, ou au rétablissement de la fonction des bras ou des jambes, est d’extraire l’information du nerf et de la transmettre au membre afin que la fonction soit rétablie”.
Un véritable défi donc, bien que de nouveaux dispositifs soient en bonne voie pour y parvenir. “Les neuroprothèses et la transplantation cellulaire sont des approches prometteuses pour restaurer la fonction neurologique perdue, explique Amy Rochford, co-auteure de l’étude, à Sciences et Avenir. La première vise à contourner le site de la lésion en connectant directement une partie du système nerveux à une autre (ou à un membre prothétique), tandis que la transplantation cellulaire vise à réparer le site de la blessure. A ce jour, les deux stratégies ont montré une efficacité et une durée de vie limitées en raison de plusieurs défis. Cependant, une approche combinant l’électronique implantable et des cellules souches dérivées pour la restauration neurologique fonctionnelle pourrait résoudre ces problèmes.” C’est justement ce que proposent les chercheurs de l’Université de Cambridge, avec ce nouveau dispositif implantable.
Un système testé sur des rats
Les lésions du système nerveux périphérique (l’ensemble de ganglions et nerfs présents en dehors du cerveau et de la moelle épinière) lorsque l’on perd un membre ou que l’on perd sa fonction sont difficiles à traiter du fait de l’incapacité des neurones à se régénérer. Plusieurs approches pour pallier ce problème sont prometteuses, mais leur efficacité reste limitée. Des chercheurs de l’université de Cambridge (Royaume-Uni) ont élaboré un dispositif biohybride capable de combler ces lacunes qui a montré des résultats prometteurs chez le rat. Les résultats sont publiés dans la revue Science Advances.
Restaurer la fonction d’un membre amputé ou paralysé
“Si quelqu’un se fait amputer d’un bras ou d’une jambe, par exemple, tous les signaux du système nerveux sont toujours présents, même si le membre physique a disparu, explique le Dr Damiana Barone, codirecteur de la recherche, dans un communiqué. Le défi lié à l’intégration des membres artificiels, ou au rétablissement de la fonction des bras ou des jambes, est d’extraire l’information du nerf et de la transmettre au membre afin que la fonction soit rétablie”.
Un véritable défi donc, bien que de nouveaux dispositifs soient en bonne voie pour y parvenir. “Les neuroprothèses et la transplantation cellulaire sont des approches prometteuses pour restaurer la fonction neurologique perdue, explique Amy Rochford, co-auteure de l’étude, à Sciences et Avenir. La première vise à contourner le site de la lésion en connectant directement une partie du système nerveux à une autre (ou à un membre prothétique), tandis que la transplantation cellulaire vise à réparer le site de la blessure. A ce jour, les deux stratégies ont montré une efficacité et une durée de vie limitées en raison de plusieurs défis. Cependant, une approche combinant l’électronique implantable et des cellules souches dérivées pour la restauration neurologique fonctionnelle pourrait résoudre ces problèmes.” C’est justement ce que proposent les chercheurs de l’Université de Cambridge, avec ce nouveau dispositif implantable.
Un système testé sur des rats
“La méthode derrière les implants biohybrides implique d’intégrer des tissus ou cellules vivants avec des matériaux artificiels pour créer un système hybride pouvant remplir des fonctions spécifiques”, nous explique Amy Rochford. Dans le cadre de l’étude, le dispositif est une petite puce électronique de quelques millimètres, en matériaux ultraflexibles, insérée au niveau du nerf sciatique chez le rat. Les chercheurs ont ajouté autour du dispositif une couche de cellules musculaires reprogrammées à partir de cellules souches pluripotentes induites (iPSC). Cette astuce permet d’éviter qu’un tissu cicatriciel ne se forme autour de l’implant : en reconnaissant des cellules humaines (et non l’appareil électronique sous-jacent), le corps ne détecte pas de corps étranger et ne cicatrise pas autour de l’appareil. Lorsqu’il y a formation de tissus cicatriciels, celui-ci empêche la connexion avec le nerf.
Les cellules intégrées ont survécu pendant toute la durée de l’étude, soit 28 jours. Le dispositif a montré une meilleure efficacité que chez les interfaces électroniques seuls, puisqu’il a “le potentiel d’accueillir, interagir et contrôler le comportement des cellules transplantées, de promouvoir une intégration cellulaire organisée et fonctionnelle dans des tissus vivants”, expliquent les chercheurs dans leur publication.
Le dispositif implanté dans l’avant-bras paralysé du rat n’a pas permis de restaurer son mouvement, mais l’appareil a pu capter les signaux du cerveau qui contrôlent le mouvement. Cette étape sert avant tout de preuve de concept, pour montrer que l’information est parvenue jusqu’à l’implant, et que le dispositif connecté au reste du nerf ou à une prothèse pourrait aider à rétablir le mouvement. “Chez l’Homme, le dispositif pourrait être placé à l’interface de tout nerf périphérique endommagé. Les cellules souches humaines qui recouvrent le dispositif permettent au nerf de se reconstruire en créant des jonctions neuromusculaires (zones de communication entre le nerf et le muscle, ndlr) à l’interface du dispositif. Cela permet une meilleure intégration du dispositif bioélectronique implanté et potentiellement un signal d’amplification des signaux électrophysiologiques émis par les nerfs endommagés”, a précisé Amy Rochford.
Illustration du dispositif biohybride à l’extrémité d’un nerf. Crédits : Amy E. Rochford / Science Advances
Des applications prometteuses
Bien que cette première étude ne soit qu’une “preuve de concept” servant à montrer la faisabilité et l’efficacité du dispositif, les résultats obtenus n’en sont pas moins prometteurs et pourraient trouver leurs applications dans plusieurs cas cliniques. “Cette avancée ouvre la voie à une technologie de plateforme, qui peut être utilisée pour interfacer de nombreuses parties du système nerveux pour traiter les troubles neurologiques”, explique Amy Rochford. Les interfaces neuronales biohybrides pourraient ainsi être transplantées dans le cerveau ou la moelle épinière et potentiellement traiter des lésions dues aux accidents vasculaires cérébraux, les traumatismes cérébraux ou les lésions médullaires.
Des technologies d’interfaçage neuronal existent également pour produire des dispositifs de restauration de la fonction motrice chez des personnes dont les membres sont amputés, mais ceux-ci perdent en performance après six mois. Les chercheurs soutiennent ici que le système biohybride qu’ils ont développé pourrait être mis en œuvre pour contrôler une prothèse motorisée dans le cas de la perte d’un membre, ou pour restaurer la fonction d’un membre paralysé. “Il pourrait aider à traiter la douleur des membres fantômes ou même la dégénérescence wallérienne chez les patients amputés, chez qui les axones (les prolongements des cellules nerveuses, ndlr) deviennent désorganisés, causant de la douleur”, a ajouté la chercheuse.
Ce nouveau type d’implant est donc prometteur, bien que des recherches approfondies soient nécessaires avant qu’il soit utilisé chez l’Homme. “La méthodologie des implants biohybrides en est encore à ses débuts, et de nombreuses recherches sont nécessaires pour comprendre comment créer des dispositifs efficaces et durables. Toutefois, les avantages potentiels des implants biohybrides sont importants, car ils peuvent fournir une interface plus naturelle entre le système nerveux et les dispositifs externes, ce qui pourrait améliorer les performances et réduire le risque de complications”, conclut Amy Rochford.
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