Les Traumatismes de la moelle épinière

Chaque année en France, près de 170 000 personnes sont victimes d’un traumatisme crânien ou de la moelle épinière. Près de 10 000 d’entre elles conservent à vie des handicaps invalidants : séquelles motrices, cognitives, et/ou comportementales pour les traumatismes crâniens, paraplégie ou tétraplégie pour les traumatismes de la moelle épinière. Il s’agit d’une priorité de santé publique.

Lors de tétraplégie ou de paraplégie, l’objectif est de permettre à nouveau le fonctionnement de la moelle épinière sectionnée ou comprimée, en rétablissant la continuité des millions d’axones qui la traversent.

L’équipe de Claire Wyart développe des approches fondamentales sur la réparation de la moelle épinière en utilisant le poisson zèbre pour ses capacités exceptionnelles de régénération. Elle cherche à comprendre comment les réseaux nerveux de la moelle épinière sont recrutés pour mettre en place une série d’actes locomoteurs complexes.

Le réseau locomoteur spinal (ou centre générateur de rythme) auquel s’intéresse particulièrement l’équipe permet – par exemple – de marcher sans y penser une fois la décision prise de se déplacer. Cette aptitude à entretenir le mouvement provient de la capacité du réseau à générer des oscillations électriques. Différentes données (physiologiques, pharmacologiques et anatomiques) ont été utilisées pour comprendre comment ces oscillations sont générées in vitro (en dehors d’un organisme vivant). Cependant ces approches ne dévoilent pas si les décharges d’un sous-groupe donné de neurones sont nécessaires et suffisantes pour générer un mouvement.

C’est pour pallier ce manque que l’équipe étudie la fonction de cellules spinales spécifiques in vivo chez la larve du poisson zèbre. Si ce modèle animal peut sembler éloigné de l’homme, il présente des avantages déterminants pour une recherche qui vise, à long terme, à réparer la moelle épinière et à rétablir une locomotion normale chez des patients handicapés. En effet, le système nerveux du poisson zèbre évolue très rapidement, ce qui permet de gagner du temps dans la compréhension de ces mécanismes. De plus, les larves sont transparentes, ce qui les rend particulièrement adaptées à l’optogénétique, technique de pointe qui permet de déclencher à distance et par la lumière des neurones ciblés.

Cette nouvelle approche permet d’activer et de désactiver des sous-groupes de neurones et de déterminer leur rôle dans le mouvement de l’animal. Elle a permis de tester dynamiquement le rôle génétique d’un type de neurone identifié dans l’initiation et la modulation du comportement locomoteur d’un animal éveillé. L’équipe a pour but d’élucider comment la sensibilité aux mouvements contribue à la locomotion. Elle a récemment découvert qu’outre des neurones contactant le liquide céphalorachidien (CSFns), de mystérieux neurones sensoriels se trouvaient au centre de la moelle épinière. Leur activation module la locomotion de la larve. Cette observation ouvre un nouveau champ d’investigation sur l’interface sensorielle entre la moelle épinière et le liquide cérébrospinal.

Le Professeur Hugues Pascal-Moussellard est chirurgien orthopédiste à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière, spécialisé dans la chirurgie de la colonne vertébrale. Il participe à l’activité de recherche à l’ICM en collaboration avec le Dr Claire Wyart. Ses travaux de recherche visent à faire progresser le problème de la réparation de la myéline (gaine protectrice qui entoure les axones et permet la transmission de l’information nerveuse) chez les patients présentant des lésions de la moelle épinière.
Dans le service du Pr Pascal-Moussellard au sein de l’hôpital de la Pitié Salpetrière, où environ 50 chirurgies par semaine sont réalisées, les cliniciens prennent en charge tous les types de pathologies chroniques, aigues, traumatiques.

En effet, il existe plusieurs types de pathologies de la colonne vertébrale :

• Les pathologies chroniques dégénératives avec des compressions lentes de la moelle dans la région cervicale ou des racines nerveuses dans la région lombaire qui apparaissent avec l’âge et qui se développent du fait du vieillissement de la population. Il s’agit des canaux étroits qui entraînent des souffrances progressives de la moelle épinière au niveau cervical et des pathologies des nerfs périphériques au niveau lombaire.

• Les déformations de la colonne, les scolioses et les cyphoses qui entrainent un déséquilibre du tronc et des troubles de la statique rendant parfois difficile la station debout. Les chirurgies sont extensives, longues et consistent à rétablir les courbures de la colonne vertébrale pour permettre la station debout.

• Les pathologies tumorales sont le plus souvent dues à des métastases. La colonne vertébrale est le premier site osseux de fixation et de colonisation par les cellules tumorales. Ces tumeurs peuvent comprimer la moelle épinière et les racines nerveuses. Elles peuvent également entrainer un effondrement des vertèbres par perte de qualité mécanique due à l’envahissement tumoral.

• Les pathologies dues à des traumatismes sont les conséquences de chocs violents qui entrainent des fractures de la colonne vertébrale. On peut avoir des fractures de la colonne sans lésion neurologique.

La colonne vertébrale remplit deux fonctions différentes :

• Une fonction mécanique ostéo-articulaire assurée par les vertèbres empilées les unes sur les autres, entre lesquelles se trouvent les disques intervertébraux et qui permettent la station debout.

• La protection du système nerveux : la moelle épinière pour les régions cervicales et dorsales et les racines nerveuses en région lombaire. Face aux patients touchés par un traumatisme de la colonne vertébrale, le premier geste chirurgical est la décompression de la moelle épinière et des structures nerveuses. 

 

Puis les chirurgiens interviennent pour rétablir la stabilité et les courbures de la colonne vertébrale ; cette dernière intervention, dénommée ostéosynthèse, consiste en la fixation des vertèbres à l’aide de vis, tiges ou plaques métalliques. L’ostéosynthèse a fait d’énormes progrès au cours des 30 dernières années grâce aux nouvelles technologies mais aussi aux nouvelles techniques chirurgicales de fixation.

Le problème de la réparation des structures nerveuses

Les lésions de la moelle sont très rarement des ruptures anatomiques avec perte de continuité mais plutôt des contusions. Beaucoup d’équipes de recherche travaillent sur ce sujet mais la réalité clinique est qu’actuellement on ne sait pas réparer la moelle épinière. Ainsi, l’objectif premier pour un chirurgien est de mettre la moelle au repos après l’avoir décomprimée, avoir fixé et consolidé la colonne vertébrale car la moelle épinière a des capacités propres de récupération.

La recherche à l’ICM?

De très nombreuses voies de recherche ont été expérimentées pour essayer d’améliorer la protection de la moelle épinière c’est à dire l’évolution et l’extension de la lésion après le traumatisme (lésion secondaire de la moelle).

La recherche clinique dans le domaine des traumatismes médullaires regroupe des spécialités médicales très variées : il y a une association entre la clinique (l’expérience chirurgicale, réanimatoire, anesthésique, neurologique), l’imagerie (avec des progrès majeurs dans les différentes séquences d’IRM), l’électrophysiologie (transmission de signal électrique à travers la moelle).

Des expériences de thérapie cellulaire pour essayer de régénérer le tissu nerveux ont été réalisées. Nous développons un projet de recherche utilisant l’intelligence artificielle pour le traitement de l’information à partir de vastes bases de données pour modéliser différents paramètres des traumatismes médullaires.

Les apports de l’ICM situé au sein du plateau médical de l’hôpital la Pitié-Salpêtrière, l’ICM est un formidable plateau technique de recherche et d’analyses, un regroupement de capacités humaines hors norme. Il existe peu d’Instituts qui rassemblent des compétences multiples sur un même lieu géographique à l’image de l’ICM. L’ICM se trouve au sein du système hospitalier : les chercheurs peuvent avoir facilement accès au lit du patient et réciproquement les cliniciens peuvent très vite accéder aux laboratoires de recherche.

Ainsi, les cliniciens ont la possibilité de pouvoir travailler avec des chercheurs de très haut niveau dans des domaines de recherche multidisciplinaires. L’ICM offre la possibilité d’une collaboration efficace entre les deux communautés chercheurs fondamentalistes et cliniciens qui crée ainsi un continuum entre la recherche fondamentale et la recherche clinique.