Le cerveau ordonne de marcher et les rats paralysés obéissent

Chez les individus sains, le cerveau envoie à la moelle épinière des séries de signaux qui activent les muscles, ce qui permet aux personnes de marcher. Mais dans le cas d’une lésion de la moelle épinière, la plupart de ces connexions sont coupées, ce qui empêche la moelle épinière de recevoir les informations envoyées par le cerveau.

Cependant, dans une étude qui a bénéficié d’une bourse de recherche européenne pour le projet HOW2WALKAGAIN, les scientifiques ont découvert qu’une stimulation appropriée permettait au cerveau de rediriger les informations à travers d’autres connexions. Ce qui rendrait les mouvements de nouveau possibles. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue «Nature Neuroscience».

Une série d’expériences a été menée pour entraîner les rats définitivement paralysés à contrôler de nouveau leurs membres. Les rongeurs ont été soumis à une thérapie qui consistait en une rééducation assistée par un robot et une stimulation électrochimique de la moelle épinière. Durant la thérapie, la moelle épinière a d’abord été stimulée par des produits pharmaceutiques, puis par stimulation électrique en dessous de la lésion afin d’activer les muscles des pattes postérieures.

Après neuf semaines, les rats ont appris à marcher avec un harnais allégeant le poids du corps qui leur a permis de rester droits et d’avancer d’une manière naturelle. Grâce à cet entraînement, les rongeurs ont appris progressivement à contrôler leurs pattes postérieures sans le soutien du harnais et sans stimulation électrochimique. Neuf semaines après la lésion, les rats entraînés pouvaient marcher et nager, et ont récupéré la pleine capacité de mouvement de leurs pattes.

Léonie Asboth, l’auteure principale de l’étude, explique cette récupération spectaculaire dans la section news de l’Institut fédéral suisse de technologie (EPFL): «Plus concrètement, nous avons découvert que le cortex moteur était capable d’envoyer de nouveau les informations aux circuits en dessous de la lésion par des connexions qui sont restées intactes et qui sont situées dans le tronc cérébral.»

Les chercheurs ont examiné le cerveau de rats sains et de rats blessés à l’aide d’un microscope à feuilles lumineuses. Cet examen leur a permis de comparer les connexions à travers lesquelles le cortex moteur envoie les informations à la moelle épinière. Les images 3D ont confirmé que malgré l’interruption des projections du cortex moteur après la lésion, certains neurones sont restés intacts dans une région du tronc cérébral appelée la formation réticulée. Grâce à la thérapie, de nouvelles connexions ont été créées en partant du cortex moteur vers le tronc cérébral et ensuite vers la moelle épinière.

«Ce qui est inédit, c’est qu’à la fin de la thérapie, les rats qui devraient être paralysés sont en fait capables de marcher librement sans stimulation électrochimique de la moelle épinière. Ces résultats fournissent des informations essentielles quant à la perspective d’une application clinique dans les lésions de la moelle épinière chez l’homme. Pour cette raison, nous menons actuellement une étude clinique de faisabilité à l’hôpital universitaire de Lausanne», ajoute dans la même section Grégoire Courtine, chercheur principal du projet à l’EPFL.

En approfondissant les connaissances sur les mécanismes qui conduisent à la récupération des capacités de mouvement chez les rats, le projet HOW2WALKAGAIN (Mechanisms of recovery after severe spinal cord injury) accélère la mise en œuvre clinique de thérapies plus sûres permettant d’améliorer la qualité de vie des personnes souffrant de lésions de la moelle épinière.

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