Ŕ¦°óSMÉçÇř

L’atelier sur la neuroingĂ©nierie et les nouvelles technologies neurales Ŕ¦°óSMÉçÇř-Imperial College London

La formation des interfaces universitaire et biologique des neurosciences et de l’ingĂ©nierieĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚý ĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚý ĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚý


Jessica Colby-Milley
B@M: Le 19 février 2013


Ă€ la suite de l’atelier sur la neuroingĂ©nierie tenu Ă  Londres en mars 2012, des chercheurs de pointe de Ŕ¦°óSMÉçÇř et de l’Imperial College London se sont retrouvĂ©s au Neuro le 25 janvier Ěý2013 afin de promouvoir et de faciliter d’autres collaborations de recherche en neurotechnologiesĚý entre les deux universitĂ©s.Ěý

La Pre Rose Goldstein a fait rĂ©fĂ©rence Ă  l’atelier comme symbole de la vision de Ŕ¦°óSMÉçÇř en vue de soutenir les collaborations internationales qui donnent des rĂ©sultats tangibles en matière de limites de la recherche en neurosciences.

Photo:

À l’avant: (de g. à dr.) Veronique Laforte, le Pr Stefano Stifani, le Pr Richard Reynolds, la Pre Rose Goldstein, Dr Claudio Cuello, le Pr Holger Krapp

RangĂ©e du milieu:Ěý le Dr Abbas Sadikot, la Pre Jane Saffell, le Pr Simon Schultz, le Pr Tim Kennedy, le Pr David Dexter, le Pr Aldo Faisal, le Pr Edward Ruthazer

Ă€ l’arrière: Dr. Theo Zanos, Dr. David J. Sharp, le Pr Martyn Boutelle, le Pr Phil Barker, Dr. Fred Charron, la Pre Margaret Magdesian.ĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚýĚý

Photographe : Owen Egan

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Les chercheurs de Ŕ¦°óSMÉçÇř et de l’ICL posent ensemble après l’allocution de la Pre Rose Goldstein (Vice-principale, Recherche et relations internationales).Ěý L’organisateur de l’atelier, le PrĚý Stefano Stifano, et le directeur de Cerveau@Ŕ¦°óSMÉçÇř, le Dr Claudio Cuello.

L’atelier prĂ©sentait des Ěýrecherches novatrices et interdisciplinaires effectuĂ©es Ă  Ŕ¦°óSMÉçÇř et au Imperial College London, en mettant en application des technologies comme l’ingĂ©nierie de surface pour le contrĂ´le de la croissance des cellules, les modes d’administration des nanoparticules d’hydrogel et l’optogĂ©nĂ©tique.Ěý Les exposĂ©s, 18 au total, comprenaient des applications de ces technologies afin de mieux comprendre le système nerveux et les applications pour l’étude et le traitement de maladies comme la sclĂ©rose en plaques et la maladie de Parkinson.

Le professeur Richard Reynolds (Imperial College London) parle de l’atrophie de la matière grise de la sclérose en plaques

Le chercheur principal du laboratoire sur la sclĂ©rose en plaques, le professeur Richard Reynolds, a participĂ© Ă  l’identification des mĂ©canismes pouvant contribuer Ă  l’atrophie de la matière grise due Ă  la sclĂ©rose en plaques. MalgrĂ© le fait que la sclĂ©rose en plaques soit traditionnellement associĂ©e aux lĂ©sions de la matière blanche, la dĂ©gradation de la matière grise joue un rĂ´le-clĂ© dans la progression des dĂ©ficits cliniques. Il est intĂ©ressant de noter que c’est l’atrophie de la matière grise (et non celle de la matière blanche) qui dĂ©montre les meilleures corrĂ©lations avec le taux de dĂ©clin cognitif due Ă  la sclĂ©rose en plaques.Ěý Le professeur Reynolds et ses collègues ont dĂ©montrĂ© l’existence d’une rĂ©action immunitaire compartimentalisĂ©e au niveau des mĂ©ninges situĂ©s dans les scissures du cerveau pouvant contribuer Ă  une telle perte de matière grise. On pense que cette rĂ©action proviendrait de l’influx initial des cellules immunitaires pĂ©riphĂ©riques activĂ©es dans le système nerveux central, qui peut alors former des structures ressemblant Ă  des follicules lymphoĂŻdes de l’espace sous-arachnoĂŻdien Ă  l’intĂ©rieur des scissures du cerveau. L’accumulation de cellules immunes dans ces rĂ©gions a pour rĂ©sultats que le cerveau est continuellement baignĂ© dans un milieu inflammatoire au moyen duquel les mĂ©diateurs inflammatoires peuvent se diffuser dans le cortex sous-jacent, causant ainsi des dommages.

Atrophie de la matière grise et l’accumulation des lésions corticales

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Afin de pousser les recherches plus avant sur l’inflammation compartimentalisée des méninges dans la sclérose en plaques, le professeur Reynolds et ses collègues ont mis au point un modèle de sclérose en plaques chez le rat, afin d’imiter à la fois la démyélination et l’inflammation des méninges observées chez l’humain. Grâce à des hydrogels de collagène, les vecteurs lentiviraux émettant des molécules pro-inflammatoires sont administrés dans l’espace sous-arachnoïdien du cerveau du rat. Les avantages de ce nouveau système d’administration de biomatériels sont innombrables. Les hydrogels de collagène sont des systèmes de transmission intelligents biocompatibles et leurs propriétés particulières comme le rythme d’administration et la reconnaissance de la surface peuvent être modifiés et contrôlés. De plus, dans le modèle animal décrit par le professeur Reynolds, l’injection d’hydrogels de collagène dans l’espace sous-arachnoïdien donne un réseau de fibrilles collagéniques permettant l’écoulement du liquide céphalo-rachidien (LCR), alors que l’injection de nanocoquilles lentivirales crée des amas et a pour conséquence l’interruption de l’écoulement du LCR.

Utiliser l’administration de vecteurs lentiviraux dans l’espace sous-arachnoïdien pour obtenir une expression chronique

  • strong expression maintained up to 3 months.Ěý [in English]
  • tranduction occurs in a large proportion of pial epithelial cells and subpial astrocytes.

Le recours aux biomatériaux pour l’administration ciblée de molécules immunomodulatoires permet d’entrevoir un avenir prometteur au-delà du développement de modèles animaux. Comme l’a expliqué le professeur Reynolds, cette technologie pourrait être utilisée pour l’administration d’une thérapie immunomodulatoire ciblée non seulement dans le cas de la sclérose en plaques, mais aussi pour les maladies neurodégénératives ayant une forte composante inflammatoire comme la maladie d’Alzheimer. À cet égard, un consortium de l’union européenne a été mis sur pied pour mettre à l’épreuve des systèmes d’administration épicorticaux pour le développement des modèles animaux et des méthodes thérapeutiques pour la sclérose en plaques et la maladie d’Alzheimer. Bien qu’il y ait encore beaucoup de travail à faire pour s’assurer de la sécurité de tels systèmes d’administration fondés sur les biomatériaux chez les humains, ils offrent une option thérapeutique souple qui pourrait être appliquée à plusieurs maladies neurodégénératives différentes.

Le Dr Abbas Sadikot (Ŕ¦°óSMÉçÇř) parle du traitement de la maladie de Parkinson Ă  l’aide de la neurochirurgie

Une autre technologie novatrice applicable Ă  la thĂ©rapie de maladie neurologique a Ă©tĂ© prĂ©sentĂ©e par le Dr Abbas Sadikot, neurochirurgien et dynamique scientifique du Neuro. ĚýLes travaux de recherche du Dr Sadikot comprennent l’étude de la maladie de Parkinson chez le modèle animal, cependant ses travaux ont Ă©galement un impact direct sur la vie des gens touchĂ©s par la maladie de Parkinson par l’entremise de la neurochirurgie pour le traitement des troubles du mouvement.

La maladie de Parkinson est une maladie neurodĂ©gĂ©nĂ©rative progressive hautement dĂ©bilitante, occasionnant des dĂ©fis lorsque l’on tente de faire des mouvements dans la vie de tous les jours. Dans le cas de cette maladie, une perte des cellules dopaminergiques dans la substantia nigra pars compacta du mĂ©sencĂ©phale provoque de l’hyperactivitĂ© au niveau de la sortie des ganglions de la base crĂ©ant un ralentissement excessif du système thalamus-cortex, ayant comme consĂ©quences finale des difficultĂ©s de mouvements. Les patients peuvent dĂ©montrer des frissons au repos, de la rigiditĂ©, et une dĂ©marche lente et hĂ©sitante, des symptĂ´mes qui peuvent ĂŞtre rĂ©glĂ©s avec de la mĂ©dication. Malheureusement, ces symptĂ´mes peuvent Ă©ventuellement devenir insensibles Ă  cette forme de traitement. Lorsque cela se produit, certains patients peuvent ĂŞtre des candidats pour une stimulation profonde du cerveau. Dans la mĂ©thode du Dr Sadikot, on implante aux patients un stimulateur formĂ© d’électrodes de platine iridiĂ©, implantĂ©s dans les noyaux du ganglion de la base comme leĚý noyau sous-thalamique. Ce stimulateur est reliĂ© Ă  un système d’extension et un gĂ©nĂ©rateur d’impulsion situĂ© dans la paroi de la cage thoracique. Les effets thĂ©rapeutiques d’une stimulation profonde du cerveau sur l’amĂ©lioration du mouvement chez les patients souffrant de la maladie de Parkinson peuvent s’avĂ©rer remarquables. Dans un cas exposĂ© par le Dr Sadikot, un patient qui, avant la chirurgie, affichait une importante rigiditĂ© et une dĂ©marche très lente, hĂ©sitante, a dĂ©montrĂ©, après la chirurgie, une grande amĂ©lioration de la dĂ©marche et du mouvement. Ces effets Ă©taient dĂ©jĂ  apparents un mois après la chirurgie, au moment oĂą le patient revenait tout juste d’une fin de semaine en ski de fond. De plus, Ă  la frĂ©quence utilisĂ©e chez les patients souffrant de la maladie de Parkinson, la stimulation profonde du cerveau ne semble pas causer de dommage local. Plusieurs annĂ©es après qu’un stimulateur Thalamique ait Ă©tĂ© posĂ©, il s’est arrĂŞtĂ©, ce qui a eu pour rĂ©sultats le retour des anciens tremblements en quelques secondes, dĂ©montrant ainsi que les cellules prĂ©sentes dans cette rĂ©gion au moment de l’implantation sont toujours fonctionnelles.

Les mécanismes par l’entremise desquels la stimulation profonde du cerveau produit de tels effets bénéfiques sur le mouvement des patients atteints de la maladie de Parkinson sont présentement à l’étude par le Dr Sadikot et ses collègues. Les effets d’une stimulation profonde du cerveau peuvent engendrer une inhibition de l’hyperactivité dans des secteurs des noyaux des ganglions de la base. Toutefois, ces effets s’étendent surement au-delà des corps cellulaires neuronaux et incluent plusieurs éléments comme les cellules gliales dans le milieu entourant les électrodes implantés. Par rapport à l’emplacement précis des électrodes, à eux seuls, les examens IRM ne peuvent révéler cette information. Afin de pousser plus avant les recherches sur l’emplacement des électrodes, le Dr Sadikot, en collaboration avec le Dr Gilles Bertrand, a élaboré un nouvel atlas en 3D, basée sur les voxels, incluant une segmentation des différents noyaux à l’intérieur du Thalamus et des régions sous-Thalamiques. Cet atlas peut être combiné à des examens IRM à haute résolution et a révélé que plusieurs des contacts efficaces faits par les électrodes ne sont pas nécessairement dans le noyau sous thalamique mais aussi dans la région dorsal à cette zone.

La stimulation profonde du cerveau a grandement soulagé les personnes atteintes de la maladie de Parkinson. Néanmoins, il reste encore beaucoup à comprendre sur les mécanismes neurobiologiques sous-jacents à ses effets. La stimulation profonde du cerveau offre également plusieurs occasions intéressantes de technologies additionnelles. L’une des possibilités, décrites par le Dr Sadikot, pourrait être l’inclusion d’implants réceptifs à l’état physiologique dynamique, en boucle fermé.

Visionnez l’allocution du Dr Sadikot >

Une bonne poignée de main entre le Pr Richard Reynolds, le Dr , et le Dr Claudio Cuello

Les travaux de recherche prĂ©sentement en cours Ă  Ŕ¦°óSMÉçÇř et Ă  l’ Imperial College London, qui intègrent les connaissances aux techniques des secteurs des neurosciences et de l’ingĂ©nierie joueront sans doute un rĂ´le essentiel au moment oĂą nous continuons de dĂ©voiler les mystères du système nerveux. Le partenariat nouvellement Ă©tabli entre les deux universitĂ©s Ă©largira l’étendue des sous-secteurs, des technologies et des occasions de promouvoir la croissante et les percĂ©s en recherche en neuroingĂ©nierie.

Vidéo additionnelle de l’allocution du Pr David T. Dexter's (ICL) sur les maladies neuronal chez les Parkinsoniens


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