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La mécanique des blessures par explosion
Les scientifiques ont découvert un mécanisme qui sous-tend le type de lésion cérébrale dont souffrent souvent les soldats à la suite d'explosions en bordure de route en Irak et en Afghanistan. Les travaux pourraient ouvrir la voie à un traitement précoce de ces blessures aiguës par explosion en identifiant des cibles médicamenteuses potentielles.
Deux nouveaux articles de la Groupe de biophysique des maladies à l'École d'ingénierie et des sciences appliquées de Harvard et au Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, dirigé par Kevin Kit Parker, utilisent des techniques d'ingénierie tissulaire pour modéliser les effets physiques et biochimiques des lésions cérébrales traumatiques (TCC) dans le cerveau et les vaisseaux sanguins. Parker dit que le travail représente une première étape vers un TBI sur une puce qui pourrait être utilisée pour dépister des médicaments pour traiter les soldats blessés par explosion avant que des dommages à long terme ne s'installent.
Les traumatismes crâniens provoqués par les explosions d'engins explosifs improvisés et de grenades propulsées par fusée sont les blessures les plus courantes chez les soldats en Irak et en Afghanistan. Même un TCC léger est une blessure insidieuse, car il endommage le cerveau d'une manière qui n'est pas immédiatement apparente et que les médecins ne peuvent actuellement pas faire pour traiter. On pense généralement que la blessure endommage le cerveau en étirant les neurones jusqu'à leur point de rupture, déchirant de petits trous dans la membrane cellulaire qui finissent par tuer les cellules. Mais Parker dit que son équipe a découvert qu'il n'était pas nécessaire d'endommager la membrane pour induire des lésions de type TBI dans la cellule.
Les deux articles se concentrent sur les intégrines, un type de protéine de la membrane cellulaire qui traduit les forces mécaniques des blessures en changements internes dans la cellule. Les chercheurs ont soumis les cellules à des forces brèves et abruptes. De tels systèmes ont été utilisés dans le passé, mais l'équipe de Parker a utilisé des forces qui n'étaient pas assez puissantes pour déchirer physiquement la cellule. Ils ont découvert que cela pouvait provoquer les mêmes types de changements structurels dans les neurones et les cellules des vaisseaux sanguins que ceux observés dans le cerveau des personnes atteintes de TCC.
David Hovda , qui dirige le Brain Injury Research Center de l'Université de Californie à Los Angeles, affirme que les études amèneront les personnes qui ont travaillé sur le TBI à penser à ces blessures d'une nouvelle manière. Il pense également que les résultats pourraient potentiellement s'appliquer aux personnes souffrant d'autres types de lésions cérébrales, bien que la différence entre les explosions et les autres traumatismes soit actuellement controversée. Cependant, Hovda dit que, comme d'autres études sur des cellules isolées, elles peuvent ou non vraiment capturer ce qui se passe dans le cerveau. Le traumatisme est la forme de blessure la plus compliquée, et le cerveau est l'organe le plus compliqué, dit-il. Il dit que davantage d'études et d'autopsies sur des soldats blessés doivent être menées pour comprendre les effets des explosions dans le cerveau humain.
Dans l'un des articles, publié aujourd'hui dans PLoS Un , les chercheurs ont attaché des billes magnétiques à des complexes d'intégrines qui agissent comme une sorte d'ancrage structurel dans les cellules, le long des axones des neurones. Ils ont découvert qu'une petite force appliquée aux billes était nécessaire pour blesser les axones. De plus, les forces exercées sur une perle se propageraient à travers le squelette de la cellule vers un autre axone, provoquant la rupture ou la blessure de l'axone distant. Parker dit que la propagation des forces à travers les neurones explique pourquoi les dommages aux axones peuvent être observés même loin du site de la lésion dans le cerveau humain.
L'autre article, publié la semaine dernière dans Actes de l'Académie nationale des sciences , montre que les intégrines peuvent également médier un problème appelé vasospasme cérébral, un rétrécissement des ouvertures des vaisseaux sanguins qui commence des jours à des mois après une blessure par explosion. Parker explique que bien que le vasospasme puisse se produire lorsque les vaisseaux sanguins se rompent et saignent, parfois il n'y a pas de saignement et un autre processus doit être en jeu. Son équipe a conçu des artères à partir de cellules de vaisseaux sanguins et a étudié les effets de l'étirement semblable à une explosion. Nous avons découvert qu'en moins de 24 heures, l'explosion avait provoqué le basculement d'un commutateur génétique, dit-il. Cela crée des changements chimiques et physiques caractéristiques des cellules dans le vasospasme cérébral.
Dans les neurones et les cellules des vaisseaux sanguins, le traitement des cellules avec un médicament qui inhibe une protéine activée par les intégrines a réduit la blessure. Parker pense que cibler cette voie chimique ou des voies chimiques similaires pourrait être un moyen de traiter les soldats directement après les explosions, afin d'éviter certains des effets biochimiques plus lents qui découlent du traumatisme initial.
Parker, un major de l'armée américaine qui a servi en Afghanistan, travaille normalement sur d'autres problèmes de biophysique mais s'est impliqué dans le projet après avoir passé du temps sur un champ de bataille avec le colonel Geoffrey Ling, un neurologue de l'armée américaine spécialisé dans les traumatismes cérébraux ; Ling est maintenant directeur de programme à la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), où il dirige les efforts pour financer la recherche sur la science du TBI. Parce qu'il est très difficile de savoir ce qui se passe dans le cerveau des soldats blessés, dit Parker, nous avons besoin d'une autre façon d'étudier le problème : si vous ne construisez pas de modèles pour les explosions d'IED, il sera alors difficile de faire venir ce champ.