Cellules souches : un survivant d’un AVC marche à nouveau

Stanford researchers studying the effect of stem cells injected directly into the brains of stroke patients said that they were "stunned" by the extent to which the experimental treatment restored motor function in some of the patients. (Stanford University) Credit: Washington Post
Stanford researchers studying the effect of stem cells injected directly into the brains of stroke patients said that they were “stunned” by the extent to which the experimental treatment restored motor function in some of the patients. (Stanford University)

Un survivant d’un AVC marche à nouveau après que des médecins lui aient injecté des cellules souches directement dans le cerveau.

Des chercheurs de Stanford University ont été « stupéfaits » à la suite des résultats positifs obtenus après avoir injecté des cellules souches directement dans le cerveau de patients atteints d’un AVC (accident vasculaire cérébral). La découverte a créé un sujet de discussion dans la communauté neuroscientifique, amenant les chercheurs à revisiter et réévaluer la notion que les lésions cérébrales sont permanentes et irréversibles.

18 patients victimes d’AVC ayant atteint le cap des six mois – la « phase de plateau » de leur récupération, qui est l’endroit où, en général, aucune perspective d’amélioration de leur condition ne peut survenir – ont été sélectionnés pour l’étude.

Les patients à ce stade ont une mobilité réduite des bras et des jambes. De ce fait, ils sont en général retirés de la thérapie, leurs circuits cérébraux étant considérés comme endommagés sans espoir de réparation.

Les chirurgiens ont percé des trous à plusieurs endroits du crâne de chaque patient et y ont injecté des cellules souches. La procédure exigeait que les patients soient conscients pendant l’opération. Malgré l’apparente brutalité de la procédure, les chirurgiens disent que cette méthode est la plus simple en ce qui concerne la chirurgie cérébrale.


Le cerveau peut-être en mesure de se réparer lui-même


Les patients ont même été renvoyés chez eux le jour même de l’opération.

Des maux de tête, des nausées et des vomissements sont quelques-uns des effets secondaires rencontrés par les patients après la procédure. Des tests mesurant le discours, la vision et la motricité des patients ont été menés un, six et douze mois après la chirurgie.

Gary Steinberg, l’auteur principal et président de Neurochirurgie à Stanford, fût surpris de voir que sept des 18 patients ayant subi le traitement ont montré une grande amélioration. Le rétablissement pour sept de ces patients, dit-il, n’était pas minime. Il évoque un patient de 71 ans confiné à un fauteuil roulant ayant été capable de marcher à nouveau.

Malgré les résultats positifs de la procédure, Sean Savitz, professeur de Neurochirurgie de l’University of Texas, note qu’il reste encore beaucoup de choses à faire pour pouvoir confirmer les résultats de la chirurgie. Des recherches plus approfondies sont nécessaires pour déterminer pleinement le véritable effet des cellules souches dans la stimulation de ces changements, et il note qu’il est possible que l’opération ait induit un effet placebo.

traduction Thomas Jousse 

Stanford University, Washington Post

Des implants cérébraux conçus pour fondre et ne laisser aucune trace

Des chercheurs américains et chinois, de l’Université de Pennsylvanie, ont mis au point plusieurs technologies bio dissolubles, des implants médicaux non-invasifs qui peuvent être absorbés par l’organisme.

Illustration of the construction of a bioresorbable neural electrode array for ECoG and subdermal EEG measurements. A photolithographically patterned, n-doped silicon nanomaterial (300 nm thick) is used for electrodes and interconnects. A 100 nm thick film of silicon dioxide and a foil of PLGA (30 nm thick) serve as a bioresorbable encapsulating layer and substrate, respectively. The device connects to an external data acquisition system through a conductive film interfaced to the Si nm interconnects at contact pads at the edge. (credit: Ki Jun Yu et al./Nature Materials))

Ils ont créé des capteurs, constitués de couches de molybdène et de silicium, qui peuvent surveiller les signaux du cerveau puis fondre à distance sans laisser de trace.

La recherche a été publiée en ligne dans la revue Nature et représente une grande avancée dans la technologie des biocapteurs, car elle offre une résolution égale ou supérieure pour mesurer l’activité électrique du cerveau, par rapport à des électrodes classiques, tout en éliminant « les risques, les coûts et l’inconfort associés à la chirurgie pour extraire les dispositifs actuels utilisés pour le suivi post-opératoire », selon le chercheur principal Brian Litt, professeur de neurologie, neurochirurgie et bio-ingénierie à l’École de Médecine de Perelman.

Les appareils seront particulièrement utiles pour la cartographie de la neurophysiologie et les modèles neuronaux de certains troubles mentaux et neurologiques — par exemple, la maladie de Parkinson, la dépression et l’épilepsie. D’autres applications utiles comprendront le suivi post-opératoire, et le placement de dispositifs impliqués dans la chirurgie cardiaque et neuronale.

La recherche a été financée par la DARPA entre autres.


Surveiller le cerveau avec un implant soluble


Dans les recherches connexes, les scientifiques chinois ont créé un dispositif bio dissolubleun « Memristor », (résistance de mémoire), composé de protéines d’albumines (blanc d’œuf) laquées sur un film de silicone, avec des électrodes de magnésium et de tungstène. Leur recherche a été publiée dans la revue ACS Applied Materials and Sciences.

Des tests ont montré que la performance de l’appareil est comparable aux autres memristors plus conventionnels et peut stocker des informations sur 10 000 secondes sans subir de détérioration. La puce peut fonctionner pendant trois mois dans des conditions sèches et dans des conditions humides, les albumines et les électrodes se décomposent en 2 à 10 heures. Les matières restantes se dissolvent après environ trois jours, laissant des traces insignifiantes.

La recherche a été financée par le National Natural Science Foundation of China.

Source : Kurzweil News

Le cerveau peut-être en mesure de se réparer lui-même

Docteur Jocelyne Bloch a obtenu son diplôme de médecin de la faculté de médecine de Lausanne en 1994. Par la suite, elle a fait sa formation en neurochirurgie avec les Professeurs Nicolas de Tribolet, Arnaldo Benini, et Jean Guy Villemure à Lausanne et à Zurich et a obtenu son titre de spécialiste en neurochirurgie en 2002. Elle s’est ensuite spécialisée en neurochirurgie stéréotaxique et fonctionnelle, et a acquis une large expérience chirurgicale dans les domaines de la neuromodulation et de la stimulation cérébrale profonde dans des indications telles que les pathologies du mouvement, la douleur et l’épilepsie. Elle est actuellement en charge du programme de neurochirurgie fonctionnelle au CHUV.

Très active en recherche et neurosciences translationnelles, elle s’intéresse à développer des nouvelles indications de stimulation cérébrale profonde, ainsi qu’à participer à l’élaboration de technologies de pointe inédites. Elle essaye de réunir toutes ces approches novatrices pour offrir aux patients souffrant de déficits neurologiques, les meilleures options thérapeutiques.

De 1997 à 1999, elle a rejoint le laboratoire du Professeur Patrick Aebischer où elle a pu participer à des projets scientifiques de base et translationnels en thérapie génique et neurorégénération. Durant cette période, elle a pu travailler sur différents modèles animaux qui l’on amenée à contribuer à des études de grande importance publiées dans plusieurs journaux dont Science et Nature Medicine. Depuis lors elle garde des liens avec le centre de primatologie de l’institut de physiologie de Fribourg dirigé par le Prof Eric Rouiller.

En collaboration avec le Dr Jean-François Brunet, elle a parallèlement développé un projet pionnier sur les greffes de cellules cérébrales adultes autologues. Une étude clinique pilote chez des patients souffrant des séquelles d’un AVC devrait prochainement voir le jour. Actuellement elle collabore aussi avec les professeurs Grégoire Courtine et José del Millan du Centre des neuroprothèses de l’EPFL sur des thématiques translationnelles de neuromodulation visant à améliorer la locomotion de patients paraplégiques et sur des stratégies de stimulation en boucle fermée.

0:11 Je suis neurochirurgienne. Et comme la plupart de mes collègues, je dois faire face chaque jour à des tragédies humaines. Je me rends compte que votre vie peut changer d’une seconde à l’autre après un AVC ou un accident de voiture. Et ce qui est vraiment frustrant pour nous, les neurochirurgiens, c’est de comprendre que contrairement aux autres organes, le cerveau a une capacité vraiment faible à se réparer tout seul. Et après une blessure majeure du système nerveux central, les patients restent souvent avec un grave handicap. Et c’est la raison pour laquelle j’ai choisi d’être un neurochirurgien fonctionnel.

1:00 Qu’est-ce qu’un neurochirurgien fonctionnel ? C’est un médecin qui essaie d’améliorer une fonction neurologique par différentes stratégies de chirurgie. Vous avez sûrement entendu parler de l’une des plus célèbres : la stimulation cérébrale profonde, où l’on implante une électrode dans les profondeurs du cerveau afin de moduler un circuit de neurones pour améliorer une fonction neurologique. C’est une technologie vraiment étonnante car elle a amélioré la vie de patients atteints de la maladie de Parkinson, qui tremblaient et souffraient beaucoup. Mais, la neuromodulation ne signifie pas la réparation des neurones. Et le rêve des neurochirurgiens fonctionnels, c’est de réparer le cerveau. Je crois que nous allons atteindre ce rêve.

1:53 Et je voudrais vous montrer que nous y sommes presque. Et qu’avec un petit peu d’aide, le cerveau arrive à s’aider lui-même.

2:07 Ainsi, l’histoire commence il y a 15 ans. A cette époque, j’étais chef des internes travaillant jour et nuit aux urgences. Je devais m’occuper souvent de patients avec un traumatisme crânien. Vous devez savoir que lorsqu’un patient arrive avec un grave trauma crânien, son cerveau est gonflé, la pression intracrânienne augmente, et pour lui sauver la vie, vous devez diminuer cette pression intracrânienne. Et pour le faire, vous devez parfois enlever un morceau de cerveau tuméfié. Donc, au lieu de jeter ces morceaux de cerveau tuméfiés, nous avons décidé, avec Jean-François Brunet, un collègue biologiste, de les étudier.

2:52 Qu’est-ce que cela signifie ? Nous voulions cultiver des cellules issues de ces morceaux de tissu cellulaire. Ce n’est pas facile. Cultiver des cellules à partir d’un bout de tissu cellulaire est comparable à faire grandir de tout petits enfants en dehors de leur famille. Vous devez donc trouver les bons nutriments, la chaleur, l’humidité, et tout l’environnement adéquat pour les faire s’épanouir. C’est ce que nous nous devions faire de ces cellules. Et après un grand nombre d’essais, Jean-François a réussi. Et voici ce qu’il a vu dans son microscope.

3:30 Et c’était pour nous une grande surprise. Pourquoi ? Parce que ça ressemble exactement à une culture de cellules souches, avec de grandes cellules vertes entourant de petites cellules immatures. Et peut-être vous souvenez-vous de vos cours de biologie que les cellules souches sont des cellules immatures, capables de se transformer en n’importe quel type de cellule du corps. Le cerveau adulte possède des cellules souches, mais elles sont très rares et elles sont situées dans de petits endroits enfouis dans les profondeurs du cerveau. Il était donc surprenant d’obtenir une culture de ce type de cellules souches à partir d’une partie superficielle et abimée de cerveau récupérée au bloc.

4:17 Et il y avait une autre observation intrigante : les cellules souches habituelles sont très actives, elles se divisent, divisent, et redivisent très rapidement. Et elles ne meurent pas, elles sont immortelles. Mais ces cellules se comportaient différemment. Elle se divisaient lentement, et après quelques semaines de culture, elle mouraient. Donc nous étions face à une nouvelle population étrange de cellules qui ressemblent aux cellules souches mais se comportent autrement.

4:50 Et il nous a fallu un certain temps pour comprendre d’où elles venaient. Elles venaient de ces cellules. Ces cellules bleues et rouges sont des cellules avec gène double-cortine actif. Nous en avons tous dans nos cerveaux. Elles représentent 4% de nos cellules corticales. Elles jouent un rôle très important pendant les étapes du développement. Lorsque vous étiez des foetus, elles ont aidé votre cerveau à se former. Mais pourquoi restent-elles dans votre tête ? Nous ne le savons pas. Nous pensons qu’elles peuvent contribuer à la réparation du cerveau car nous les avons trouvées en concentration élevée au voisinage de lésions. Mais ce n’est pas si sûr. Il y a quand même une chose claire : c’est à partir d’elles que nous avons obtenu nos cellules souches. Et nous voici avec une nouvelle source de cellules qui pourraient réparer le cerveau. Nous devions le prouver.

5:50 Alors, pour le faire, nous devions concevoir un paradigme expérimental. L’idée était de faire la biopsie d’une partie de cerveau prise dans une zone non-fonctionnelle, et de cultiver ces cellules de la même façon que Jean-François faisait dans son labo. Et ensuite de les marquer, de les coloriser afin de pouvoir les suivre dans le cerveau. Et la dernière étape était de les réimplanter dans la même personne. Nous appelons ceci une greffe autologue, ou une autogreffe.

6:20 Alors la première question était « Que va-t-il se passer si nous remettons ces cellules dans un cerveau normal et si nous réimplantons ces mêmes cellules dans un cerveau blessé ? » Grâce à l’aide du professeur Eric Rouiller, nous avons travaillé sur des singes.

6:38 Donc dans un premier scénario, nous avons réimplanté les cellules dans un cerveau normal et nous les avons vu disparaître complètement après quelques semaines comme si elles étaient retirées du cerveau, Au revoir ! L’espace est déjà opérationnel, elles ne sont pas utiles ici, donc elles disparaissent.

6:58 Dans un second scénario, nous avons fait la lésion et réimplanté exactement les mêmes cellules, et dans ce cas, les cellules sont restées et sont devenues des neurones matures. C’est l’image de ce que nous avons pu observer sous le microscope. Voici les cellules réimplantées. Et la preuve est qu’elles portent : ces petits points, ce sont les cellules que nous avons marquées in vitro, quand elles étaient en culture.

7:28 Mais nous ne pouvions pas nous arrêter là ! Est-ce que ces cellules peuvent aider un singe à guérir après une blessure ? Pour cela, nous avons entrainé des singes à des tests de dextérité manuelle. Ils devaient trouver des granules de nourriture sur un plateau. Ils étaient très agiles. Et lorsqu’ils atteignaient un niveau de performance, nous avons fait une lésion dans le cortex moteur correspondant à la main. Les singes étaient donc paralysés, ils ne pouvaient plus bouger leur main. Et exactement à la manière des humains, ils ont spontanément retrouvé une partie de leurs capacités, comme après un AVC. Des patients totalement paralysés essaient de retrouver leurs capacités, grâce à la plasticité du cerveau, et ils y arrivent partiellement tout comme les singes.

8:20 Donc une fois sûr que le singe avait atteint ce niveau de guérison spontanée, nous lui avons implanté ses propres cellules. Sur la gauche, vous voyez le singe qui a retrouvé ses capacités tout seul. Il est entre 40 et 50 % de ses performances précédentes avant la lésion. Il n’est pas aussi précis, ni aussi rapide. Et regardez maintenant, une fois les cellules réimplantées : deux mois après la réimplantation, le même individu.

8:56 (Applaudissements)

9:03 C’était aussi pour nous un résultat très excitant, je vous le promets. Depuis ce jour-là, nous avons compris beaucoup d’autres choses sur ces cellules. Nous savons que nous pouvons les cryoconserver, pour les réutiliser plus tard. Nous savons que nous pouvons les utiliser dans d’autres cas neuropathologiques, comme la maladie de Parkinson. Mais notre rêve reste de les implanter dans des humains. Et j’espère vraiment pouvoir vous montrer bientôt que le cerveau humain nous donne les outils pour se réparer lui-même.

9:37 Merci.

9:38 (Applaudissements)

9:44 Bruno Giussani : Jocelyne, c’est extraordinaire, et je suis sûr que maintenant, il y a des dizaines de personnes dans le public, peut-être même la plupart, qui pensent : « Je connais quelqu’un à qui ça peut servir », moi le premier. Et bien sûr, la question est de savoir quels sont les plus gros obstacles avant de pouvoir passer aux tests cliniques sur l’humain ?

10:06 Jocelyne Bloch : Les obstacles les plus importants sont les lois. (Rires) Ainsi, à partir de ses résultats excitants, vous devez remplir presque 2 kg de papiers et de formulaires pour être habilité à continuer vers ce genre d’expériences.

10:21 BG : Ce qui se comprend ! Le cerveau est fragile, etc.

10:23 JB : Oui, c’est vrai, mais ça prend du temps, beaucoup de patience et une équipe dédiée pour le faire !

10:30 BG : Si vous vous imaginez, après avoir fait les recherches et essayé d’obtenir la permission de démarrer les tests, si vous vous projetez dans le temps, dans combien d’années quelqu’un pourra aller à l’hôpital et avoir cette thérapie disponible ?

10:48 JB : C’est très difficile à dire. Ça dépend d’abord de l’approbation des tests. Est-ce que la loi nous autorisera bientôt à les faire ? Puis, vous devez faire ce type d’étude sur un petit groupe de patients. Et ça prend déjà longtemps de choisir les patients, faire le traitement et évaluer si c’est utile de faire ce type de soin. Puis vous devez généraliser le test sur plusieurs sites. Vous devez d’abord vraiment prouver que c’est utile avant d’offrir ce traitement à tous.

11:23 BG : Et sans danger, bien sûr. JB : Bien sûr.

11:25 BG : Jocelyne, merci d’être venue à TED pour partager ceci. JB : Merci.

Les chercheurs peuvent maintenant relier les neurones à l’aide d’impulsions laser

Une équipe de chercheurs de l’University of Alberta Faculty of Engineering ont soudé des neurones en utilisant des impulsions laser femtosecondes (qui durent un millionième de milliardième de seconde).

L’étude, qui a été publiée dans Nature, montre que l’équipe est devenue la première à trouver un moyen de lier les neurones. Cette nouvelle méthode pourrait permettre aux chercheurs de saisir un certain nombre de nouveaux traitements et d’ouvrir les portes à la recherche dans les différentes maladies qui touchent le cerveau.

voir l’article en français sur Motherboard

source :  Medical Xpress

(a) An illustration of how a femtosecond laser pulse is delivered to the target point between an axon and a neuronal soma. (b) An illustration of the phospholipid bilayers of the neuron soma and axon. Note that the attachment region, where the phospholipid layers are attaching, is designated with a circular spot. This does not represent the laser focal spot. (c) The laser pulse high intensity causes a reversible destabilization of both phospholipid layers. A depiction of the femtosecond laser pulse induced axon-soma attachment. Here, the generated free ions (shown in red) and free electrons (shown in orange) cross the center nonpolar region and break bonds between the fatty acid hydrophobic tails. (d) The relaxation process results in the formation of new stable bonds and formation of singular, hemifused, cell membrane only at the targeted connection point.

Surveiller le cerveau avec un implant soluble

Implanté dans la boîte crânienne, ce capteur miniature surveille la pression et la température d’un patient après une lésion ou une intervention chirurgicale. Fabriqué à partir de matériaux biocompatibles et résorbables, il se dissout au bout de quatre à cinq semaines. © John A. Rogers, University of Illinois at Urbana-Champaign

Plus petit qu’un grain de riz, un capteur pourrait, après un acte chirurgical, mesurer la pression intracrânienne et la température avant de se dissoudre, évitant ainsi le recours à une seconde intervention pour le retirer. Et les chercheurs à l’origine de cette innovation assurent qu’ils peuvent reconvertir cette technologie pour d’autres organes.

Une équipe nord-américaine spécialisée dans les matériaux biocompatibles et la neurochirurgie a mis au point un implant cérébral susceptible de surveiller plusieurs constantes avant de se dissoudre au bout de quelques semaines. Lorsqu’une personne subit une lésion cérébrale ou une chirurgie du cerveau, il est indispensable de surveiller la pression intracrânienne. Or, d’après ces chercheurs, les équipements actuels, qui utilisent des fils percutanés, sont non seulement invasifs mais ils présentent aussi des risques de réactions allergiques, d’infection voire d’hémorragie.

lire la suite PDF Futura-Sciences

Journal scientifique Nature

Dans les méandres du cerveau

Il contrôle nos pensées, nos émotions et nos mouvements. A Bordeaux, Cervorama propose aux enfants de découvrir les secrets de notre cerveau.

Une visite dans les coulisses de cette exposition nous emmènera aussi à la rencontre des chercheurs européens (en Lituanie et en Autriche) qui tentent de percer les mystères de cet organe aux capacités exceptionnelles.

“L‘évolution a amené à créer des cerveaux différents qui ont des capacités totalement différentes. Même chez les êtres humains, on a des cerveaux qui sont différents d’un individu à l’autre. En fonction de ce qu’on va faire avec, en fonction de l’apprentissage, de notre parcours, on va développer plus ou moins de fonctions cognitives et cette plasticité du cerveau va créer un organe unique qui correspond à chacun”.

“Avant, on observait les cerveaux sur des sujets morts, après autopsie. Aujourd’hui on est capable d’aller voir un cerveau fonctionner en temps réel, in situ, dans des individus bien vivants grâce à l’imagerie médicale, donc grâce à cela, on va pouvoir comprendre de plus en plus comment il fonctionne”.

“Nous sommes en train d’essayer de mesurer la vitesse des particules de sang et d’autres paramètres dans de tous petits vaisseaux du cerveau”, indique Edvardas Satkauskas, responsable du développement et coordinateur du projet “BrainSafe”. “Le plus gros défi, c’est d‘être précis, donc notre équipement doit être très sensible. Nous avons donc dû développer des technologies très innovantes, comme le traitement numérique de signal ou des algorithmes de filtrage, le tout réuni dans une interface électronique”.

Première opération mondiale avec implant individuel en titane pour cervicale imprimé en 3D

Pour la première fois, un patient atteint d’un problème dégénératif de la colonne cervicale a été traité avec un implant de fusion en titane imprimé en 3D et anatomiquement adapté.

L’opération a été programmée et réalisée par Uwe Spetzger, professeur et président du Service de neurochirurgie de l’hôpital Karlsruhe en Allemagne. Il est l’actuel président de l’assemblée annuelle de la Société Allemande de Neurochirurgie.

L’implant a été conçu par EIT Emerging Implant Technologies GmbH, une nouvelle société dédiée à l’impression d’implants en 3D. EIT a collaboré avec 3D Systems (NYSE : DDD) dans le processus de conception et de fabrication 3D.

Ce procédé de fabrication additive permet d’imiter la structure de l’os trabéculaire. Avec ses fonctionnalités micro-, macro- et nano-structurelles, EIT cellular Titanium® offre une grande stabilité tout en accélérant la cicatrisation osseuse et le processus de fusion. Cette méthode fournit un environnement biomécanique et biologique optimal pour une croissance osseuse naturelle sans nécessiter de recours à une greffe osseuse. L’individualisation ajoute une formule parfaitement adaptée et un ajustement précis à l’anatomie individuelle du patient.

Cette dernière a pour objectif de réduire les complications implantaires typiques telles que la migration, l’affaissement dans l’os ou la fusion retardée. Ces complications sont toutes liées au contact insuffisant entre l’os et l’implant standard.

M. Spetzger déclare : « Nous sommes fascinés par les possibilités qu’offre cette nouvelle technologie combinant la conception assistée par ordinateur moderne et la fabrication sur mesure d’un implant cervical de haute technologie. L’avenir des implants vertébraux individualisés a commencé. »

Stephanie Eisen, PDG d’EIT, témoigne : « Dans 2 ou 3 ans, nous serons en mesure de proposer des implants individualisés à prix raisonnable. L’individualisation garantit l’amélioration des implants, une chirurgie simplifiée et accélérée, et de meilleurs résultats pour le patient. Les taux de ré-opération en chirurgie de la colonne vertébrale sont de loin plus élevés que, par exemple, en chirurgie de la hanche ou du genou. Notre mission est de changer cela. »

Contact :
Stephanie Eisen
Téléphone : +49-160-3154253

source