Etude de la plasticité fonctionelle de fibres motrices descendantes suite à une lésion médullaire et d’une stimulation magnétique trans-spinale régénérative chez la souris.

Ce projet a pour objectif de comprendre comment la moelle épinière peut se réparer après une blessure grave à la colonne vertébrale. Une blessure à la moelle épinière peut entrainer une perte totale ou partielle des fonctions motrices et sensorielles en-dessous de la blessure, ce qui peut inclure la perte de capacité de marcher. Malheureusement, il n’existe actuellement aucun traitement curatif pour cette condition. La raison de ces pertes est que les voies de communication entre le cerveau et la moelle épinière, appelées voies descendantes, sont endommagées ou affaiblies. Cependant, les circuits de la moelle épinière situés en dessous de la blessure conservent souvent une grande partie de leur fonctionnalité, même après la blessure. Une piste prometteuse consiste donc à encourager la repousse des voies neurales descendantes pour rétablir le contrôle moteur de la moelle épinière. Cependant, il existe de nombreuses voies neurales descendantes, et elles ne sont pas toutes équivalentes en termes de fonctionnalité. De plus, certaines voies pourraient être plus aptes que d’autres à se régénérer. Il est donc important d’étudier la capacité de repousse de chaque voie neurale descendante et d’évaluer comment cela peut améliorer les capacités motrices. Récemment, des chercheurs ont identifié différentes voies neurales descendantes qui jouent un rôle crucial dans le contrôle des mouvements des membres supérieurs chez la souris. Ces voies ont leur origine dans le tronc cérébral et se distinguent par leur fonction et leur composition moléculaire. D’autre part, des études ont montré les bienfaits d’une stimulation magnétique trans-spinale répétée (rTSMS). Cette méthode non invasive, qui peut être appliquée chez l’homme, améliore la motricité après une blessure expérimentale de la moelle épinière et pourrait favoriser la repousse des axones (les prolongements des cellules nerveuses). Sur la base de ces découvertes, ce projet a les objectifs suivants : 1. Etudier anatomiquement la capacité des voies neuronales descendantes du tronc cérébral à survivre et à se régénérer spontanément après une blessure expérimentale de la moelle épinière. 2. Examiner la possibilité que la rTSMS puisse favoriser la repousse et la survie des voies neurales descendantes, ou certaines d’entre elles. 3. Evaluer la contribution fonctionnelle de chaque voie neurale descendante à l’amélioration des capacités motrices induites par la rTSMS.

Les lésions de la moelle épinière sont un problème de santé publique majeur, avec plus de 180 000 nouveaux cas chaque année, et malheureusement, il n’existe actuellement aucun remède. C’est pourquoi il est essentiel de mener des expérimentations animales afin de mieux comprendre les mécanismes impliqués et d’évaluer l’efficacité de différentes méthodes thérapeutiques. Ce projet a pour objectif d’identifier les populations de neurones pour lesquelles favoriser la connectivité avec les zones situées sous la lésion permet une certaine récupération de la motricité. Nous nous concentrons sur une voie nerveuse spécifique, qui est la plus ancienne du point de vue de l’évolution et donc la plus conservée entre les espèces. Nos résultats obtenus chez la souris nous permettront ensuite de rechercher des cellules similaires chez l’homme et d’étudier leur altération chez les patients atteints de lésions médullaires. À terme, nous espérons pouvoir adapter des thérapies ciblées aux neurones dont nous aurons démontré la fonctionnalité et la capacité de plasticité. Par ailleurs, la méthode de stimulation magnétique que nous utilisons pour favoriser la récupération est non invasive et indolore, ce qui la rend applicable à l’homme. La stimulation magnétique transcrânienne est déjà utilisée dans le traitement de certaines maladies neurodégénératives, et des essais de stimulation trans-spinale sont en cours. Cependant, les mécanismes directement impactés par ce type de stimulation ne sont pas encore entièrement connus. C’est pourquoi il est essentiel de caractériser, chez la souris, les changements dans l’organisation des circuits nerveux induits par la stimulation magnétique trans-spinale, afin de mieux adapter cette technique à une utilisation chez l’homme. En résumé, ce projet vise à améliorer notre compréhension des mécanismes de récupération après une lésion de la moelle épinière en identifiant les neurones clés et en évaluant l’efficacité d’une stimulation magnétique non invasive. Les résultats de cette recherche pourraient permettre de développer des thérapies ciblées pour les patients atteints de lésions médullaires, améliorant ainsi leur qualité de vie.

Des tests de comportements moteurs seront réalisés chez tous les animaux. Ils recevront au préalable une injection d’un ligand pharmacologique ou d’une solution contrôle. Puis, ils seront placés dans une enceinte dans laquelle ils pourront se déplacer librement ou sur une échelle horizontale. Ces animaux referont ces tests une deuxième fois environ 15 jours après les premiers tests. Selon les groupes d’animaux, certains le referont une troisième fois 20 ou 65 jours après les premiers tests. La quasi-totalité des animaux recevront une injection de traceur de neurones au niveau de la moelle épinière et/ou dans le tronc cérébral lors d’une procédure chirurgicale. La plupart d’entre eux auront la moelle épinière lésée par hémi-section ou par contusion lors de cette même procédure chirurgicale. Certains groupes d’animaux recevront une stimulation magnétique trans-spinale répétée, ce qui est une procédure sans douleur pour l’animal, réalisée sous anesthésie pour que l’animal reste immobile, pendant une durée maximale de 15 minutes. Cette stimulation sera répétée pendant 14 jours successifs.

Les tests de comportement moteur décrits dans ce projet sont des tests réalisés en routine dans notre laboratoire, nous savons qu’ils n’auront pas d’effets indésirable. Il en est de même pour les injections de traceurs neuronaux. Le modèle de lésion par hémi-section est connu chez différentes espèces dont la souris pour engendrer des déficits moteurs – c’est inhérent au modèle, puisque le but de ces recherches est de tenter de compenser ces déficits. En particulier, les animaux présenteront, de manière transitoire, une mobilité réduite causée par une paralysie complète et une perte de capacité portante des membres postérieurs du côté lésé. Nous optimiserons la méthode de lésion pour que les déficits moteurs soient parfaitement latéralisés.

Les animaux qui n’auront pas reçu d’injections de traceurs neuronaux ni de lésions médullaires seront utilisés dans d’autres projets. Les autres animaux seront mis à mort en vue du prélèvement du cerveau et de la moelle épinières pour les études neuroanatomiques prévues dans notre projet.

La compréhension des bases neurales de la locomotion, de son contrôle par le tronc cérébral en condition sain ou lésé chez l’humain nécessite le recours à un modèle animal mammifère. La petite taille, la facilité d’élevage et la vitesse de reproduction de la souris a fait de cette espèce un modèle de choix pour les expériences de génétique depuis plus d’un siècle. Surtout, c’est actuellement le seul mammifère permettant un accès facile à la modification des gènes par la technologie du génie génétique sur cellules souches. De nombreuses lignées génétiquement modifiées sont donc disponibles chez cette espèce. Dans le cadre de ce projet, ces lignées génétiquement modifiées, qui ne présentent pas en elles-mêmes de phénotype dommageable, permettent de marquer par un traceur une seule population de neurones descendants. C’est la seule manière d’étudier une population neuronale de manière isolée. De plus, l’anatomie du cerveau et de la moelle épinière de la souris est très bien cartographiée. L’étude ne comporte pas d’aspects liés au développement. Les animaux utilisés seront adultes, âgés de 1mois et demi à 6 mois.