A l’EPFL, un traitement double, à la fois pharmacologique et impliquant des stimulations électriques, permet de rendre leur mobilité à des rats dont la moelle épinière a été intentionnellement lésée pour l’expérience. A terme, l’espoir est plus grand que jamais de développer des thérapies inédites pour les personnes souffrant de paralysie
Sur le tapis vert, le rat «debout» avance cahin-caha. Pourtant, les scientifiques ont lésé sa moelle épinière, paralysant ses membres inférieurs. Avant de lui appliquer un traitement novateur. «Nos rats retrouvent alors en quelques semaines la marche volontaire», dit Grégoire Courtine, titulaire de la Chaire IRP en réparation de l’épine dorsale à l’EPF de Lausanne, qui décrit cette méthode ce 1er juin dans Science. Des recherches qualifiées de révolutionnaires par les experts interrogés par Le Temps, et qui ouvrent des voies inédites de traitement pour nombre de personnes paralysées.
Depuis des années, on sait que le système nerveux, après une lésion médullaire, peut en partie récupérer. Mais lorsque les dégâts sont trop graves, l’être vivant se retrouve paralysé. Pour étudier cet état de fait, Grégoire Courtine recourt à des rongeurs chez qui l’épine dorsale est doublement, mais pas totalement, sectionnée au niveau du thorax. «Il n’y a plus de connexion entre le cerveau et les circuits qui contrôlent la marche. Des réseaux neuronaux situés sous la lésion, que nous appelons «cerveau spinal», qui tombent alors dans un état dormant.»
Lors de premières expériences, publiées en 2009 dans Nature Neuroscience , les chercheurs ont administré un double traitement à ces rats: d’une part, un cocktail de molécules pharmacologiques, de l’autre, des impulsions électriques à l’aide d’électrodes implantées dans leur moelle épinière. «C’est comme lorsque les plombs ont sauté à votre domicile, dit le chercheur. Injecter le cocktail chimique correspond à remettre ces plombs, avec pour effet de réveiller le cerveau spinal. Ensuite, comme vous pouvez à nouveau enclencher tel appareil électrique en pressant sur son interrupteur, nos stimulations électriques activent le cerveau spinal, qui induit des mouvements.»
Pour preuve, placé sur un tapis roulant et soutenu sous ses pattes antérieures, le rat se remettait à marcher. «Or son cerveau n’envoyait aucun ordre dans ce sens, souligne Grégoire Courtine. Ce sont uniquement les rétroactions sensorielles sous ses pattes qui activent les circuits de la moelle épinière. C’est comme si le cerveau spinal était doté de sa propre intelligence, et agissait de façon coordonnée et adaptative», même déconnecté du cortex; à l’image de ces poulets dont on a coupé la tête, qui continuent à courir. «Le rat avance, mais sans en avoir réellement l’intention.»
«L’objectif suivant était donc de récupérer une marche volontaire», poursuit le chercheur. Pour y parvenir, son équipe a développé un système robotisé: attaché au plafond, un harnais soutient le rat, verticalement uniquement, mais se déplace avec lui lorsqu’il se met à bouger, «comme deux gars costauds qui ne feraient que retenir debout une personne aux jambes flageolantes. L’idée est de créer des conditions propices pour que le rat, appâté par du chocolat, puisse tout oser pour se lancer, sans risquer de se casser le museau…» Les résultats les plus surprenants sont alors tombés.
Faisant montre de volonté, tous les rongeurs bénéficiant de la stimulation électrochimique parvenaient à avancer, et avaient récupéré tout ou partie de leurs moyens après sept à huit semaines. «Surtout, nous avons observé, après plusieurs séances de réhabilitation physique qui sont déterminantes, que des connexions nerveuses avaient repoussé, dans la moelle épinière – en créant des relais contournant la lésion –, mais aussi dans le cerveau. Elles avaient augmenté de 400% par endroits! Le tronc cérébral tente par tous les moyens de faire passer l’information, même grossière: vu que c’est le cerveau spinal qui gère la finesse du contrôle moteur, le cortex n’a besoin de lui envoyer qu’un ordre général.» «Cela montre l’énorme potentiel de la neuroplasticité, même après une grave lésion du système nerveux central», dit Janine Heutschi, coauteure de l’étude.
«Ces recherches sont impressionnantes par la multiplicité des approches incluses», commente Eric Rouiller, professeur de neurosciences à l’Université de Fribourg. Son homologue Alain Privat, à l’Inserm à Montpellier, relève la qualité des expériences qui ont montré que l’ordre de la marche venait bien du cortex: «Les circuits de sérotonine, endommagés en cas de paralysie, sont bel et bien réactivés; la sérotonine est un modulateur généré dans le cerveau, qui est diffusé pour réguler les mécanismes locomoteurs.»
Dans quelles mesures cette méthode est-elle applicable à l’homme? «On ne va pas guérir toutes les lésions d’un coup», admet Grégoire Courtine. Par ailleurs, «chez le rat, les distances de repousses des fibres sont petites. Seront-elles assez grandes chez l’homme?», se demande Eric Rouiller. «Cette approche fonctionnera-t-elle dans le cas de lésions par compression de la moelle épinière, les plus fréquentes?» s’interroge Elizabeth Bradbury, experte mondiale du King’s College de Londres. «Celles par sectionnement, comme dans les expériences de l’EPFL, sont très rares.» «Nous étudions aussi ce modèle», dit Grégoire Courtine. Enfin, tout en louant ces travaux, Martin Schwab, professeur à l’Université de Zurich, qui teste en essais cliniques un autre type de traitement pharmacologique pour la repousse des fibres nerveuses, rappelle que 40% des lésions sont complètes, et laissent alors très peu d’espoir de rémission.
Confiants dans leur méthode, les chercheurs de l’EPFL sont en train de développer, dans le cadre du projet européen NeuWalk, un système robotisé similaire à celui soutenant le rat, mais pour aider des patients. Ils planifient aussi un essai clinique, en collaboration avec le CHUV, mais d’abord avec la clinique spécialisée de Balgrist, à Zurich. Son directeur, Armin Curt, explique que «la stimulation du cerveau spinal ne se fera qu’avec les électrodes, sans le cocktail pharmacologique, ce dernier n’étant pas encore validé pour un usage sur l’homme. Nous espérons lancer l’essai en 2012 encore.»
Si les scientifiques pensent pouvoir aller si vite, et faire l’impasse sur l’étape habituelle des études sur des singes, «c’est qu’une récente avancée favorise cette voie», dit Armin Curt. En 2011, le Lancet décrivait le cas de Rob Summers, paraplégique depuis 2006, suite à un accident de voiture. L’équipe de Victor Edgerton, à l’Université de Californie à Los Angeles, chez qui Grégoire Courtine a travaillé, a implanté dans sa moelle épinière un système d’électrostimulation portable simulant les signaux envoyés par le cortex, tout en le soumettant à d’intenses séances d’entraînement physique. Avec de l’aide, il a pu se tenir debout et avancer sur un tapis roulant! Pour Victor Edgerton, «ces résultats sont encourageants. Mais avant d’aller plus loin, il s’agit de créer un implant spécifique; celui utilisé est destiné à l’origine à d’autres interventions. Cela prendra deux à cinq ans au moins.»
Les chercheurs en sont conscients, toutes ces découvertes vont susciter d’énormes espoirs chez les personnes paralysées. «Laissons-nous le temps de bien évaluer les bienfaits de la stimulation électrique, tempère Armin Curt. Car ce traitement semble pouvoir être appliqué même des années après l’accident, contrairement à d’autres thérapies qui doivent l’être lorsque la lésion est encore fraîche.» Comme celle de Martin Schwab, ou celle impliquant des cellules souches visant à générer de nouveaux neurones.
A terme, Grégoire Courtine imagine pouvoir utiliser en synergie ces différentes méthodes. Il travaille déjà avec une équipe de la Harvard Medical School, à Boston. Celle-ci a découvert deux gènes qui inhibent la repousse de terminaisons neuronales. «Si nous parvenons, avec des molécules chimiques, à rendre ces gènes silencieux – comme c’est possible sur les modèles animaux –, nous pourrons permettre à ces fibres de repousser», dit Zhigeng He, responsable de ces recherches.
«Avant d’utiliser simultanément plusieurs approches, il faudra vérifier que leurs effets ne se neutralisent pas, avertit Eric Rouiller. Il est ainsi crucial de bien connaître chacune, et de savoir exactement quand l’appliquer.» «Il faut poursuivre toutes les pistes, car LA stratégie neurorégénératrice des blessures de la moelle épinière reste à trouver, résume Elizabeth Bradbury. Cela dit, les travaux de Courtine représentent incontestablement une avancée significative.»
