Etude par imagerie de l’impact de la neurostimulation pour améliorer les capacités ventilatoires suite à un trauma cervical sur un modèle murin

Chaque année, près de 500 000 personnes dans le monde subissent des lésions de la moelle épinière, que ce soit à la suite d’un accident ou d’une autre cause. La plupart de ces blessures touchent la région cervicale, ce qui entraîne non seulement une paralysie des muscles, mais aussi une réduction importante de la capacité pulmonaire, ce qui peut entraîner des difficultés respiratoires graves. De nombreuses personnes tétraplégiques (paralysées des quatre membres) ont besoin d’une assistance respiratoire, parfois à vie, ce qui a un fort impact sur leur qualité de vie et sur la société en général. Nos recherches visent à trouver des solutions alternatives à l’utilisation permanente de la ventilation mécanique. Dans ce cadre, après une lésion de la moelle épinière, nous travaillons sur une stratégie de réparation des réseaux neuronaux et des fonctions musculaires basée sur une stimulation électrique neuromusculaire. L’objectif de l’étude est de voir si une simulation électrique neuromusculaire permet d’augmenter l’activité neuronale au niveau de la moelle et/ou de réduire la lésion, afin de mieux comprendre comment se déroule la récupération de fonction qui a été observée et d’avoir des pistes pour optimiser plus avant cette stimulation. Pour réaliser ces observations, nous allons d’une part mettre en place l’imagerie fonctionnelle IRM de la moelle épinière de la souris et d’autre part de caractériser par imagerie IRM, au niveau anatomique et fonctionnelle, les effets de la stimulation électrique neuromusculaire. Ces informations sur l’impact de la stimulation électrique neuromusculaire sont importantes pour pouvoir, à terme, porter cette technique chez l’homme.

Notre objectif ultime est d’apporter des preuves de concept de la récupération de l’activité ventilatoire partielle ou totale après une lésion de la moelle épinière. Les résultats de cette étude serviront à montrer qu’il est possible de réactiver et de soutenir la plasticité de la moelle épinière, même dans les conditions les plus toxiques et néfastes d’une lésion de la moelle épinière, tout en apportant des nouvelles données scientifiques sur les mécanismes de récupération respiratoire et des indications pour une utilisation chez l’humain. Certains patients restent dépendants à vie d’une assistance respiratoire, un équipement qui les coupe d’une vie sociale et des centres de rééducation, et diminue par conséquent leur espérance de vie. Trouver une solution est indispensable.

Tous les animaux subiront une chirurgie qui consiste en une lésion ou une incision pour les animaux contrôles (durée inférieure à 40 min), chirurgie réalisée sous anesthésie et analgésie. Par la suite, les animaux seront impliqués dans un traitement basé sur la stimulation des muscles (30 min, 5 fois par semaine pendant 2 semaines, réalisé sous anesthésie). Tous les animaux seront également impliqués dans un suivi par imagerie IRM (3 sessions en 3 semaines).

Les nuisances principales attendues sur les animaux sont celles induites par la chirurgie de lésion de la moelle épinière. Lors de l’anesthésie, il y a un risque d’hypothermie et de douleur au réveil. La lésion entraine également un inconfort dû à la perte sensorielle des pattes postérieures et antérieures correspondant au côté lésé, ainsi qu’une réduction de la capacité respiratoire liée à l’atteinte de la conduction nerveuse vers la partie du diaphragme qui correspond au côté lésé de la moelle épinière. Ces atteintes ne sont cependant que d’un côté, et elles permettent donc à l’animal de se mouvoir, de se nourrir et de respirer mais cela peut entrainer un inconfort du fait de ne pas se mouvoir complètement librement. Une diminution du volume d’air inspiré à chaque respiration est possible les premiers jours mais elle est compensée naturellement par une augmentation de la fréquence respiratoire. Les animaux sont sous analgésie injectée par voie sous-cutanée trois fois par jour pendant 2 jours (le jour de la chirurgie + 2 jours suivants). Cela peut entrainer un stress. Il peut aussi exister un risque de soif et de dénutrition si les animaux n’arrivent pas à se nourrir et boire suffisamment les jours après la chirurgie. Un stress pourra également être ressenti par les animaux lors des tests fonctionnels, notamment lorsqu’ils seront dans le tube permettant de mesurer le volume respiratoire (durée 20 min) où ils peuvent ressentir une limite de leur liberté d’expression physique.

Chaque animal sera euthanasié à l’issue des expériences, afin de réaliser des études des tissus à l’échelle cellulaire sur les prélèvements post-mortem. Ces analyses constituent une part importante des projets sur lesquels nous travaillons, auxquelles les méthodes alternatives ne répondent pas.

Les souris sont des animaux d’expérimentation très utilisés dans la recherche préclinique sur le traumatisme du système nerveux, afin d’améliorer la connaissance de la pathologie et de développer des stratégies thérapeutiques adaptées. Malgré des différences entre l’homme et les rongeurs, les changements pathologiques, la réponse inflammatoire et l’expression des gènes précoces après une lésion sont les mêmes. L’induction de la lésion est très reproductible et standardisée chez le rongeur et de nombreux tests comportementaux ont été très bien établis. Les outils disponibles sont multiples et permettent de caractériser l’évolution d’une lésion (par exemple microscopie optique ou imagerie IRM). L’ensemble des animaux utilisés seront adultes afin de travailler sur un système nerveux mature et stable.