Un nouveau traitement injectable aide le cerveau à se reconstruire après un AVC
Des ingénieurs biomédicaux de l’Université Duke ont développé un biomatériau injectable qui pourrait faciliter la récupération du cerveau après un AVC ischémique. Lors d’expérimentations sur des souris, ce matériau a transformé la cavité laissée par la perte de tissu cérébral en un environnement plus propice à la guérison.
Le traitement a mobilisé les cellules immunitaires de l’organisme, favorisé la formation de nouveaux vaisseaux sanguins, soutenu des changements dans le tissu neural et amélioré la fonction motrice des animaux. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Cell Biomaterials.
Le défi de la réparation du tissu cérébral après un AVC
Chaque année, des millions de personnes subissent des AVC ischémiques, qui se produisent lorsqu’un caillot sanguin bloque la circulation sanguine vers une partie du cerveau. Les traitements d’urgence, tels que les médicaments dissolvants de caillots et les procédures de retrait physique des caillots, peuvent restaurer la circulation et sauver le tissu cérébral encore viable. Cependant, une fois que le tissu cérébral est mort, la restauration du flux sanguin ne peut pas remplacer ce qui a déjà été perdu.
Les AVC sévères peuvent détruire des quantités substantielles de tissu, laissant une cavité là où le tissu cérébral sain existait auparavant. Une fois le caillot retiré, la récupération dépend largement de la réhabilitation, qui aide les circuits cérébraux survivants à s’adapter, mais ne reconstruit pas directement la région endommagée.
Une nouvelle approche pour la réparation du cerveau
Tatiana Segura, professeur de génie biomédical à Duke, souligne que « restaurer le flux sanguin n’est plus suffisant une fois que le tissu cérébral a été perdu ». L’objectif de son équipe est de concevoir l’espace blessé de manière à permettre aux processus de réparation immunitaire, vasculaire et neural de fonctionner ensemble.
Pour cela, ils ont utilisé des échafaudages appelés MAPS (microporous annealed particle scaffolds), qui consistent en des microparticules d’hydrogel assemblées en une structure poreuse. Ces espaces ouverts offrent un cadre aux cellules pour entrer et reconstruire le tissu neural.
Les chercheurs ont également cherché à utiliser le système immunitaire de l’organisme pour guider et renforcer le processus de réparation. Ils se sont concentrés sur les astrocytes, des cellules en forme d’étoile qui jouent un rôle crucial dans le fonctionnement normal du cerveau et réagissent rapidement en cas de bles.
Une signalisation ciblée pour favoriser la réparation
Les chercheurs ont collecté des vésicules extracellulaires (EVs) provenant d’astrocytes cultivés en laboratoire et les ont testées avec divers molécules de signalisation. Au lieu d’injecter simplement les EVs dans la zone endommagée, ils les ont attachées chimiquement aux surfaces des microparticules d’hydrogel, maintenant ainsi les signaux concentrés à l’intérieur de l’échafaudage.
Les résultats montrent que cette approche permettait d’attirer des cellules immunitaires bénéfiques vers la région blessée, incluant des macrophages et une population de neutrophiles.
Rôle inattendu des neutrophiles
Traditionnellement associés à l’inflammation et aux dommages tissulaires lors des premiers stades d’un AVC, les neutrophiles semblent avoir un rôle plus complexe. Lorsque les signaux et l’environnement matériel sont adéquats, ils peuvent aussi soutenir la réparation tissulaire.
Les chercheurs ont constaté que la réduction de la population de neutrophiles entraînait une diminution significative de la formation de vaisseaux sanguins, indiquant leur importance dans la réponse de guérison.
Améliorations fonctionnelles observées
Avec l’entrée des cellules immunitaires dans la zone traitée, de nouveaux vaisseaux sanguins se sont formés dans toute la cavité de l’AVC. Les chercheurs ont observé une augmentation des fibres axonales, essentielles pour la transmission des signaux entre les cellules cérébrales, et des améliorations dans la motricité des souris traitées.
Ces souris ont montré de meilleures performances dans un test de marche sur grille, mesurant les erreurs de placement des membres antérieurs. À huit semaines, leurs performances étaient statistiquement indistinguables de celles de souris témoins en bonne santé.
Vers un traitement clinique
Bien que les résultats soient prometteurs, cette approche reste à un stade préclinique. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour évaluer la sécurité, comprendre comment différentes populations cellulaires immunitaires influencent la récupération et vérifier l’efficacité du traitement dans des modèles plus grands.
Les chercheurs envisagent également de produire des EVs à partir d’astrocytes dérivés de cellules souches pluripotentes humaines, ce qui pourrait offrir une source plus évolutive et pertinente sur le plan clinique.
Tatiana Segura conclut : « Il ne suffit pas de contenir les dommages initiaux pour restaurer un écosystème. Il faut créer les conditions qui permettent à la vie de revenir. »
Source : Cell Biomaterials
