Patchs de cerveau

Aux États-Unis, plus d'un million de survivants d'un AVC souffrent de handicaps importants, même après la réadaptation, et ce nombre devrait augmenter à mesure que la génération du baby-boom vieillit.

Mais on espère que les capacités perdues pourront un jour être restaurées, grâce à une collaboration entre le professeur de génie chimique et biomédical Robert Langer, ScD '74, et le professeur de neurosciences Mriganka Sur. L'équipe, qui est financée dans le cadre de l'Alliance MIT-DuPont de 60 millions de dollars, a fait des progrès significatifs vers la création d'implants pour remplacer les zones du cerveau endommagées par un accident vasculaire cérébral.

L'objectif est de rendre les choses telles qu'elles étaient au début [avant l'AVC], dit Langer. Pour remplacer les zones endommagées, l'équipe a l'intention de développer des réseaux de cellules cérébrales sur un échafaudage qu'ils implanteront chirurgicalement dans la région touchée. Les médicaments intégrés dans l'échafaudage encourageront les cellules à se développer, établiront des liens avec les cellules natives à proximité et, espèrent les chercheurs, restaureront les capacités perdues du patient victime d'un AVC.

Jusqu'à présent, les chercheurs ont démontré la capacité d'amadouer les cellules nerveuses pour former des réseaux in vitro. Avant que les cellules cérébrales puissent être implantées, cependant, elles doivent être préparées à leurs nouveaux rôles, de la même manière que les élèves du secondaire doivent apprendre le calcul s'ils espèrent réussir dans un cours d'ingénierie du MIT, explique Nathan Wilson, un collaborateur du projet et un post-doctorant en sciences du cerveau et cognitives qui travaille avec Sur. Les cellules destinées à remplacer les zones de traitement visuel du cerveau, par exemple, doivent être entraînées avec des signaux similaires à ceux envoyés par les yeux. Dans une étape importante de la recherche, Wilson a montré que les cellules cultivées dans une boîte et exposées à des impulsions électriques à peu près similaires à celles des yeux répondront à ces signaux en formant des réseaux.

Dans une autre étape importante, Paul George, un étudiant diplômé du laboratoire de Langer, a démontré qu'un plastique électriquement conducteur que l'équipe espère utiliser comme
l'échafaudage est biocompatible. Lorsqu'il a été implanté pendant six semaines chez des rats vivants, des neurones se sont développés autour et même à travers lui, via des trous dans le matériau.
Sur dit qu'un implant neuronal contenant des cellules en réseau pour les patients victimes d'un AVC est probablement terminé dans 20 ans, car les chercheurs doivent encore apprendre comment fabriquer au mieux les échafaudages, les associer à des médicaments qui encouragent la croissance nerveuse et entraîner les neurones. Peut-être plus important encore, ils doivent trouver des cellules que le cerveau ne rejettera pas. Cela peut signifier modifier les cellules souches ou altérer les propres cellules matures d'une personne afin qu'elles se développent comme de jeunes neurones.

Les réalisations intermédiaires peuvent être beaucoup plus proches, cependant. Le processus d'apprentissage de la fabrication d'un implant – qui, selon Sur, est comme faire un morceau de cerveau dans une assiette – devrait conduire à de nombreuses percées scientifiques fondamentales sur la façon dont le cerveau fonctionne et se répare. Par exemple, les grilles d'électrodes utilisées pour former les réseaux cellulaires peuvent également être utilisées pour lire les signaux envoyés à travers les réseaux au fur et à mesure qu'ils se forment, révélant les connexions en cours, explique Wilson.

Le travail peut conduire à d'autres nouvelles thérapies. Par exemple, le plastique conducteur pourrait fonctionner comme une épissure électrique, comblant les lacunes causées par une blessure à la colonne vertébrale. Il peut également être chargé de médicaments et implanté pour encourager les neurones autour d'une blessure à se recâbler plus largement, favorisant ainsi la récupération d'un AVC. De telles avancées contribueraient grandement à améliorer la vie des gens, à mesure que les chercheurs se rapprochent de leur objectif ultime. – Par Kevin Bullis, SM ‘05

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