La bioélectronique, un espoir pour le traitement des lésions de la moelle épinière
Les échafaudages bioélectriques constituent des implants conçus pour favoriser la reconstruction tissulaire. Ils représentent un formidable potentiel pour la réparation des systèmes nerveux endommagés, en partie grâce à la production de stimuli chimiques et électriques qui vont faciliter la régénération cellulaire et guider l’activité neuronale, deux processus favorisant une récupération au niveau des zones endommagées. Ainsi, les personnes touchées par des lésions du cerveau ou de la moelle épinière qui réduisent considérablement leur qualité de vie, vont voir leur état s’améliorer. «Toutefois, il reste un obstacle à lever puisque les implants insérés au niveau du cerveau ou de la moelle épinière induisent une lésion neuronale supplémentaire qui est responsable d’une inflammation et d’une fonctionnalité compromise», déclare Jorge Collazos-Castro, coordinateur du projet Neurofibres et chercheur principal au Laboratoire de réparation neuronale et des biomatériaux à l’Hôpital national pour les paraplégiques, en Espagne. «De plus, la structure du système nerveux humain et la pathologie des lésions neurologiques sont extrêmement complexes. Cette double complexité a souvent été considérée comme un facteur impossible à surmonter.»
Réparer les lésions de la moelle épinière
Jorge Collazos-Castro a dédié sa vie de chercheur du secteur médical à faire avancer le champ de la réparation neuronale. «À la fin de mon doctorat, il m’a semblé évident que les médicaments et les greffes cellulaires utilisés seuls ne suffisaient pas à restaurer une fonctionnalité neuronale», explique‑t-il. «J’ai réalisé qu’il était nécessaire d’intervenir davantage au niveau local de la lésion en insérant un implant destiné à structurer le tissu et à faciliter la croissance des cellules neuronales. Des microfibres électroconductrices, par exemple, peuvent guider les cellules neuronales tout en provoquant une stimulation chimique et électrique.» Le projet Neurofibres a été élaboré à partir des recherches antérieures de Jorge Collazos-Castro dans ce domaine. En 2016, il a démontré comment des microfibres implantées pouvaient guider la migration des cellules en produisant une lésion supplémentaire minime. Cependant, le résultat de la régénération était limité et la stimulation électrique n’était pas encore effective. Le projet s’est attaché à résoudre ces difficultés. «Notre premier objectif était de nous assurer que l’implant n’était pas détérioré», précise Jorge Collazos-Castro. «Ensuite, nous avons cherché des solutions pour augmenter la régénération des cellules neuronales au niveau même de la lésion.» Un échafaudage implantable, électroconducteur et composé de microfibres modifiées au niveau de leur structure protéique a été développé. Dans un souci d’augmenter la fonctionnalité, une autre voie consistait à développer des afficorps, ou ligands d’affinité, qui sont des petites molécules ayant une grande affinité pour une protéine cible spécifique.
Reconstruction tissulaire artificielle
Les microfibres de carbone de meilleure qualité, les afficorps, les échafaudages et les électrodes interconnectés ont tous été testés de manière exhaustive sur des modèles animaux. «Nous avons démontré que ces échafaudages électriquement interconnectés répondent aux exigences pour être implantés au niveau des lésions et qu’ils sont biologiquement inertes», ajoute Jorge Collazos-Castro. Bien que certaines réponses cellulaires positives aient été enregistrées, Jorge Collazos-Castro remarque que la récupération fonctionnelle au niveau d’une lésion de la moelle épinière n’a pas encore été atteinte. Des stratégies supplémentaires, dont l’utilisation d’implants électroactifs associés à des médicaments sont en cours d’étude. «Nous sommes convaincus que cette approche mixte aboutira à une restauration neurologique fonctionnelle», annonce‑t-il. «Nos résultats permettront l’intégration d’appareillages électroniques déjà présents sur le marché, qui favoriseront une récupération fonctionnelle d’une zone ayant subi une lésion de la moelle épinière et qui seront utiles pour la mise au point d’approches du même genre destinées à concevoir la reconstruction tissulaire au niveau d’autres parties du corps.» L’équipe du projet travaille actuellement à déterminer quels seront les tissus à optimiser, l’objectif étant d’envisager des applications cliniques. «Dans les cinq années à venir, nous envisageons en premier lieu de tester chez l’homme l’innocuité du dispositif , après l’avoir reconfiguré pour un usage humain et le rendre conforme aux réglementations en vigueur en matière d’implants biomédicaux électroactifs», déclare Jorge Collazos-Castro. «Cela représentera une initiative coûteuse mais très valorisante à long terme. Nous recherchons des collaborateurs et des investisseurs industriels pour que l’application clinique de cette technologie devienne une réalité.»
Mots‑clés
Neurofibres, microfibres, échafaudages, implants, neuronal, cerveau, épinière, bioélectrique
