Des micro-implants pourraient restaurer la station debout et la marche

Lorsque Vivian Mushahwar a fait sa demande d’admission à l’école supérieure, elle a parlé de son idée de guérir la paralysie en reconnectant les fibres de la moelle épinière.

une personne paralysée

Une Personne Paralysée

Ce n’est qu’après avoir été acceptée dans un programme de bio-ingénierie que la jeune ingénieure électrique a appris que son idée avait en fait suscité des rires.

« Je me suis dit, hé, je peux le réparer, c’est juste des fils », a dit Mushahwar. « Ouais, eh bien, ce n’est pas juste des fils. Donc j’ai dû apprendre la biologie en progressant. »

Il a fallu à Mushahwar beaucoup de travail sur deux décennies à l’Université de l’Alberta, mais la Chaire de Recherche au Canada en Restauration Fonctionnelle est toujours déterminée à réaliser son rêve d’aider les gens à retrouver la marche. Et grâce à un implant rachidien électrique mis au point dans son laboratoire et aux travaux de cartographie de la moelle épinière, ce rêve pourrait devenir réalité au cours de la prochaine décennie.

Parce qu’une moelle épinière lésée meurt ensuite, il ne s’agit pas simplement de rebrancher un câble. Trois prouesses épiques sont nécessaires: vous devrez traduire les signaux du cerveau, Vous devez comprendre et contrôler la moelle épinière, et vous devez faire en sorte que les deux bouts se connectent à nouveau.

Les gens ont tendance à penser que le cerveau fait tout le travail, mais Mushahwar dit que la moelle épinière a une intelligence incorporée. Une chaîne complexe de réseaux moteurs et sensoriels régule tout, de la respiration aux intestins, tandis que la contribution du tronc cérébral est essentiellement « allez ! » et « plus vite ! » Votre moelle épinière ne fait pas que bouger les muscles, elle vous donne votre démarche naturelle.

D’autres chercheurs ont essayé différentes voies pour rétablir la motricité. En envoyant des impulsions électriques dans les muscles des jambes, il est possible de remettre les gens debout ou de les faire marcher. Mais l’effet est strictement mécanique et n’est pas particulièrement efficace. Les recherches de M. Mushahwar ont porté sur la restauration des fonctions du bas du corps après de graves traumatismes à l’aide d’un minuscule implant spinal. Des fils électriques de la taille d’un cheveu plongent profondément dans la matière grise de la colonne vertébrale, envoyant des signaux électriques pour déclencher les réseaux qui savent déjà comment faire le travail difficile.

Dans un nouvel article paru dans la revue Scientific Reports, l’équipe présente une carte permettant d’identifier les parties de la moelle épinière responsables des mouvements de la hanche, des genoux, des chevilles et des orteils, ainsi que les zones qui mettent en jeu les mouvements. Le travail a montré que les cartes de la colonne vertébrale ont été remarquablement uniformes dans l’ensemble du spectre animal, mais d’autres travaux sont nécessaires avant de passer aux essais sur les humains.

Les implications du passage à un niveau clinique humain seraient massives, mais elles doivent faire suite à des travaux supplémentaires effectués chez les animaux. Le fait de pouvoir contrôler la position debout et la marche améliorerait la santé des os, la fonction intestinale et vésicale, et réduirait les ulcères de stress. Cela pourrait aider à traiter les maladies cardiovasculaires — la principale cause de décès chez les patients de la moelle épinière — tout en renforçant le bien être mental et la qualité de vie. Pour ceux qui souffrent de lésions médullaires moins graves, un implant pourrait être thérapeutique, éliminant la nécessité de suivre pendant des mois des régimes épuisants de physiothérapie dont le succès reste limité.

« Nous pensons que la stimulation intra-spinale elle-même incitera les gens à se mettre à marcher plus longtemps, et peut-être même plus vite », a déclaré Mushahwar. « Cela devient en soi leur thérapie. »

Le progrès peut se faire à un rythme remarquable, mais il est souvent incroyablement lent.

 » Il y a eu une flambée des connaissances en neurosciences au cours des 20 dernières années « , a déclaré Mushahwar. « Nous sommes à 2 doigts de fusionner l’humain et la machine. »

Étant donné la nature du financement et de la recherche progressifs, un délai réaliste pour ce type de progrès serait de près d’une décennie.

Mushahwar est le directeur du Réseau SMART, une collaboration de plus de 100 scientifiques et étudiants de l’Université of Alberta qui brisent intentionnellement les cloisonnements disciplinaires pour trouver des moyens uniques de remédier aux lésions et maladies neurologiques. Il a fallu pour cela travailler avec des chercheurs comme la neuroscientifique Kathryn Todd et le biochimiste Matthew Churchward, tous deux du département de psychiatrie, pour créer des cultures cellulaires tridimensionnelles qui simulent l’essai d’électrodes.

Les prochaines étapes consisteront à peaufiner le matériel — à miniaturiser un stimulateur implantable — et à obtenir les approbations de Santé Canada et de la FDA pour les essais cliniques. Des recherches antérieures ont abordé le problème de la traduction des signaux et des intentions du cerveau en commandes pour l’implant intra-médullaire; cependant, la première génération de ces implants exigera que le patient contrôle sa marche et ses mouvements. Les futurs implants pourraient inclure une connexion au cerveau.

C’est le même but que Mushahwar avait il y a des décennies. Sauf que maintenant, ce n’est plus une idée rigolote.

« Imaginez le futur », a dit Mushahwar.  » Il suffit de penser et les ordres sont transmis à la moelle épinière. Les gens se lèvent et marchent. Ceci est le rêve. »

Références

https://www.nature.com/articles/s41598-019-49328-1

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