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Une micropompe électronique pour soigner au cœur du cerveau

De nombreux médicaments potentiellement efficaces sont créés pour traiter les désordres neurologiques, mais ne peuvent pas toujours être utilisés dans la pratique. Typiquement, pour une maladie telle que l’épilepsie, agir sur le cerveau exactement au bon moment et au bon endroit est essentiel. C’est pourquoi l’équipe de chercheurs dirigée par Christophe Bernard au sein de l’Unité Inserm 1106 « Institut de neurosciences des systèmes », avec l’aide de scientifiques de l’Ecole des Mines de St. Etienne et de l’Université de Linköping (Suède), a développé une micropompe électronique et organique qui, associée à un anti-épileptique, inhibe de manière localisée, la crise épileptique au niveau du cerveau in vitro. Ces travaux sont publiés dans la revue Advanced Materials.

Actuellement, les médicaments sont l’approche la plus utilisée pour traiter les maladies du cerveau. Pourtant, il arrive que des produits prometteurs échouent aux tests au niveau clinique pour plusieurs raisons :
– Ils sont dilués dans des solutions potentiellement toxiques,
– Ils peuvent eux-mêmes être toxiques lorsqu’ils atteignent des organes vers lesquels ils ne sont pas initialement dirigés,
– La barrière hémato-encéphalique, qui sépare le cerveau de la circulation sanguine, empêche la majorité des molécules d’atteindre leurs cibles cérébrales,
– Les médicaments qui réussissent à pénétrer dans le cerveau vont agir de manière non spécifique et donc sur des régions cérébrales saines.

L’épilepsie est un exemple typique pour lequel de nombreux médicaments n’ont pu être commercialisés à cause de leur nocivité, alors qu’ils étaient potentiellement efficaces pour traiter les patients résistants aux traitements classiques [1] .

Lors d’une crise d’épilepsie, les cellules nerveuses d’une zone précise du cerveau s’activent soudainement de manière excessive. Comment alors contrôler ce phénomène sans intervenir sur les régions cérébrales saines ? Pour répondre à cette question, l’équipe de Christophe Bernard, en collaboration avec l’équipe de George Malliaras au Campus Georges Charpak-Provence de l’Ecole des Mines de Saint-Étienne et des scientifiques suédois, ont développé une micropompe biocompatible permettant de délivrer les substances thérapeutiques directement dans les zones du cerveau concernées.

La micropompe (20 fois plus fine qu’un cheveu) est constituée d’une membrane dite « à échange de cations », c’est-à-dire que des ions négatifs sont fixés à sa surface. Ainsi, elle attire les petites molécules chargées positivement, que ce soient des ions ou des médicaments. Lorsqu’un courant électrique lui est appliqué, le flux d’électrons généré projette les molécules d’intérêt vers la zone visée.

Pour pouvoir valider cette nouvelle technique, les chercheurs ont reproduit l’hyperexcitabilité des neurones épileptiques dans le cerveau de souris in vitro. Puis, ils ont injecté le GABA, une molécule naturellement produite dans le cerveau qui inhibe les neurones, au niveau de cette région hyperactive grâce à la micropompe. Les scientifiques observent alors que la molécule a non seulement mis fin à l’activité anormale de la région ciblée mais surtout, n’interfère pas avec les fonctions des neurones avoisinants.

Cette technologie résoudrait donc les obstacles rencontrés classiquement par les thérapies en permettant une action très localisée, directement dans le cerveau et sans toxicité périphérique.

« En équipant des électrodes, comme celles utilisées pour traiter la maladie de Parkinson, avec cette micropompe, il serait envisageable de se servir de cette technologie pour soigner des patients épileptiques résistants aux traitements classiques, ainsi que ceux pour lesquels les effets secondaires sont trop importants » explique Christophe Bernard, directeur de recherche Inserm.


Sur la base de ces premiers résultats, les chercheurs travaillent désormais sur un passage au modèle animal in vivo et sur la possibilité d’allier ce système de haute technologie à la mini puce qu’ils ont déjà développée en 2013. Le dispositif pourrait être embarqué et autonome. La puce servirait à détecter l’arrivée imminente de la crise, afin de déclencher l’activation de la pompe pour l’injection du médicament au moment le plus propice. Il serait donc possible de contrôler l’activité du cerveau et quand c’est nécessaire.

Au-delà de l’épilepsie, cette technologie de pointe combinée avec des médicaments déjà existants, offre de nouvelles perspectives pour de nombreuses pathologies du cerveau qui restent difficilement traitables aujourd’hui.

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La micropompe électronique organique (représentée par un cylindre violet) permet de libérer directement au milieu des neurones des molécules actives (sphères) qui vont permettre de contrôler l’activité de ces neurones (ici elles vont stopper une activité épileptique).

© Adam Williamson, Christophe Bernard, ID Labs, Arab4D (Christophe Bernard: Controlling Epileptiform Activity with Organic Electronic Ion Pumps. DOI: 10.1002/adma.201500482. 2015. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission)


[1]  L’épilepsie en bref :

Cette pathologie, qui touche près de 50 millions de personnes dans le monde, est le désordre neurologique le plus fréquent après la migraine.

Les dysfonctionnements neuronaux des épileptiques entraînent des crises aux symptômes variés : de la perte de conscience aux troubles du mouvement, des sensations ou de l’humeur.

Malgré les progrès de la médecine, 30 % des personnes touchées sont résistantes à tout traitement.

Un composé pharmacologique pour restaurer la transmission neuromusculaire

Des chercheurs de l’Inserm, du CNRS et de l’université Paris Descartes viennent de mettre en évidence l’effet bénéfique du chlorure de lithium sur un groupe d’affections génétiques à l’origine de dysfonctionnements du muscle appelées myasthénies congénitales. Ces résultats obtenus sur un nouveau modèle d’étude de la pathologie chez la souris, sont publiés dans la revue The Journal of Neuroscience et constituent une étape importante dans la recherche de traitements pour ces maladies rares.

Les syndromes myasthéniques congénitaux (SMC) débutent habituellement dans la période néonatale, mais parfois plus tardivement au cours de l’enfance, de l’adolescence, voire à l’âge adulte. Ils se traduisent par une faiblesse musculaire des bras et des jambes, une atteinte oculaire, des muscles faciaux et bulbaires (succion, déglutition, dysphonie). Ils se caractérisent par le dysfonctionnement de la transmission neuromusculaire. Cette maladie rare touche de 1 à 2 individus pour 500 000 (source : Orphanet).
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© Fotolia. Les synapses des neurones permettent la transmission des messages neuromusculaires.

Des chercheurs du « Centre de neurophysique, physiologie, pathologie » (CNRS / Université Paris Descartes) à Paris étudient les mécanismes physiopathologiques de ces maladies de la transmission neuromusculaire.
Chez une souris transgénique modèle d’étude de la pathologie, ils viennent de montrer l’effet bénéfique d’un composé pharmacologique nommé chlorure de lithium (LiCl). Le chlorure de lithium était déjà connu dans le traitement de certaines maladies du système nerveux central, telles que la dépression et le syndrome bipolaire.

« Le traitement par le chlorure de lithium de ces souris diminue la faiblesse et la fatigabilité musculaire » explique Laure Strochlic, chercheur Inserm.

 En détail, les chercheurs ont injecté le produit une fois par jour dans le péritoine des souris. Le composé restaure en grande partie la structure altérée des synapses, ces structures qui permettent la transmission de l’information entre les cellules nerveuses. Il agit en inhibant une enzyme appelée « GSK3 » dans le muscle, ce qui permet de rétablir le déficit moteur causé par la maladie.

Les chercheurs travaillent désormais à la généralisation de ces résultats sur d’autres modèles des myasthénies congénitales et à l’ajustement du dosage et de la durée du traitement. Ils envisagent un essai clinique pour tester l’efficacité du LiCl et d’autres inhibiteurs de l’enzyme GSK3 d’ici deux à trois ans.

Ces résultats sont protégés par un brevet déposé par Inserm Transfert.

Réparer le cortex cérébral, c’est possible

L’équipe d’Afsaneh Gaillard (Unité Inserm 1084, Laboratoire de neurosciences expérimentales et cliniques, Université de Poitiers) en collaboration avec l’Institut de recherche interdisciplinaire en biologie humaine et moléculaire de Bruxelles, vient d’aboutir à un premier pas important dans le domaine des thérapies cellulaires : réparer le cortex, chez la souris adulte, grâce à une greffe des neurones corticaux dérivés de cellules souches embryonnaires. Ces résultats viennent d’être publiés dans Neuron.

Le cortex cérébral est une des structures les plus complexes de notre cerveau, il est composé d’une centaine de type de neurones organisés en 6 couches et en de nombreuses aires distinctes sur le plan neuroanatomique et fonctionnel.

Les lésions cérébrales, qu’elles soient d’origine traumatique ou neurodégénérative, entrainent une mort cellulaire associée à des déficits fonctionnels importants. Afin de pallier les capacités limitées de régénération spontanée des neurones du système nerveux central adulte, les stratégies de remplacement cellulaire par transplantation de tissu embryonnaire présentent un potentiel intéressant.

Un défi majeur pour la réparation du cerveau est d’obtenir des neurones corticaux de couche et d’aire appropriées afin de rétablir de façon spécifique les voies corticales lésées.

Les résultats obtenus par les équipes d’Afsaneh Gaillard et de Pierre Vanderhaeghen de l’Institut de Recherche Interdisciplinaire en Biologie humaine et moléculaire de Bruxelles démontrent, pour la première fois, chez la souris, que les cellules souches pluripotentes différenciées en neurones corticaux permettent de rétablir les circuits corticaux lésés adulte sur le plan neuroanatomique et fonctionnel.
Ces résultats suggèrent par ailleurs que la restauration des voies lésées n’est possible que par des neurones de même type que la région lésée.

Cette étude constitue une étape importante dans le développement de thérapie cellulaire appliqué au cortex cérébral.

Cette approche, n’est encore qu’expérimentale (uniquement chez la souris de laboratoire). De nombreuses recherches seront nécessaires avant une application clinique éventuelle chez l’homme. Néanmoins, pour les chercheurs, « le succès de nos expériences d’ingénierie cellulaire, permettant de générer des cellules nerveuses de façon contrôlée et illimitée, et de les transplanter, constitue une première mondiale. Ces travaux ouvrent de nouvelles voies d’approche de réparation du cerveau endommagé, notamment après accidents vasculaires ou traumatismes cérébraux », expliquent-ils.
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Illustration montrant l’intégration des neurones greffés dans le cerveau après la lésion deux mois après greffe. Les projections spécifiques de cerveau adulte (rouge) vers les neurones greffés (vert). © A. Gaillard/Inserm

Ce projet a été financé par Agence Nationale de la Recherche (ANR-09-MNPS-027-01).

 

Le sommeil réduit les capacités de prédiction du cerveau

Pourquoi ne prenons-nous pas conscience des bruits extérieurs pendant notre sommeil ? Une étude, réalisée à Neurospin (CEA/Inserm), en collaboration avec le centre du sommeil et de la vigilance de l’Hôtel-Dieu à Paris (AP-HP), l’Institut du cerveau et de la moelle épinière (ICM), Collège de France et les Universités Paris-Sud et Paris-Descartes, montre que même si les sons pénètrent toujours dans le cortex auditif, le sommeil perturbe la capacité du cerveau à les anticiper. Les chercheurs ont démontré que le cerveau n’est plus capable d’élaborer des prédictions dans le sommeil, car les signaux prédictifs en provenance des aires corticales supérieures semblent abolis. Ces résultats sont publiés dans la revue américaine PNAS du 2 Mars 2015.

A l’écoute d’une mélodie, le cerveau à l’état de veille utilise les régularités de la séquence de sons pour prédire les sons à venir. Cette capacité de prédiction s’appuie sur un fonctionnement hiérarchique d’un ensemble d’aires cérébrales. Si un son rompt la régularité de la séquence, le cerveau génère alors une série de signaux d’erreurs de prédiction responsables entre autres des réactions à la nouveauté ou des réactions de surprise. Des études antérieures en électro-encéphalographie ont permis de décrire au moins deux signaux d’erreur successifs : la Mismatch Négativité (MMN) et la P300. La MMN a déjà été observée chez des sujets à l’état non conscient (y compris en état de coma), alors que la P300 serait spécifique du traitement conscient, car elle reflète l’intégration de l’information à travers un vaste réseau cérébral au-delà des régions auditives.

Au cours du sommeil, les sons de l’environnement ne sont pas consciemment perçus. Cependant, on ne sait pas à quel niveau s’interrompt l’intégration de ces sons par le cerveau, et si il est toujours capable d’en extraire les régularités et de les anticiper. Cet aspect particulier du fonctionnement du cerveau a été testé par une équipe de Neurospin (Inserm/CEA), en collaboration avec le centre du sommeil et de la vigilance de l’Hôtel-Dieu à Paris (AP-HP), l’Institut du cerveau et de la moelle épinière (ICM), Collège de France et les Universités Paris-Sud et Paris-Descartes. Les chercheurs ont étudié, par électro et magnétoencéphalographie (E/MEG), les signaux d’erreurs de prédiction (la MMN et la P300) chez des sujets éveillés et endormis.

Les chercheurs ont invité des volontaires à s’endormir à l’intérieur de la machine de magnéto-encéphalographie de NeuroSpin, en présence de sons répétitifs. Les résultats ont confirmé que la P300 est un marqueur spécifique du traitement conscient des sons, puisqu’elle disparaissait dès l’endormissement, dès lors que les sujets n’étaient plus réactifs aux sons. Par contre, la MMN a été observée dans tous les stades de sommeil (sommeil lent et sommeil paradoxal). Cependant, ce signal n’est que partiellement maintenu puisque certaines aires cérébrales, qui normalement s’activent à l’état éveillé, ne répondent plus au stimulus sonore. En effet, le pic d’activité qui résulte d’une erreur de prédiction chez un individu éveillé disparaît pendant le sommeil. Seuls persistent des phénomènes passifs d’adaptation sensorielle, localisés aux aires auditives primaires.

Les chercheurs ont donc démontré que, par un défaut de communication entre les aires cérébrales, le cerveau n’est plus capable d’élaborer des prédictions dans le sommeil

Il reste cependant capable de représenter les sons au sein des aires auditives et de s’y habituer s’ils sont fréquents, ce qui explique pourquoi une alarme nous réveille, mais pas le bruit régulier de l’horloge.


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© S. Dehaene. Reconstruction des sources cérébrales des signaux d’erreurs à partir des enregistrements en magnétoencéphalographie. Les signaux témoignant d’une erreur de prédiction, la partie intermédiaire de la MMN et la P300, disparaissent dans le sommeil. Seuls les mécanismes passifs d’adaptation sensorielle (les parties précoces et tardives de la MMN), confinés aux aires auditives, persistent. (Les différents temps sont exprimés en millisecondes, ils mesurent le délai de réponse au son.

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VEGF-C, un facteur de croissance indispensable pour fabriquer de nouveaux neurones

Le déclin du mécanisme de neurogénèse (néoformation de neurones) au cours du vieillissement est impliqué dans l’émergence de pathologies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer. Des travaux de recherche associant des chercheurs de l’Inserm, du CNRS et de l’Université Pierre et Marie Curie au sein de l’Institut du cerveau et de la moelle épinière (Inserm/ CNRS / Université Pierre et Marie Curie), en collaboration avec une équipe du centre de recherche cardiovasculaire de Yale, démontrent l’importance du facteur VEGF-C dans l’activation des cellules souches neurales et en conséquence dans la production de nouveaux neurones. Ces résultats, publiés dans Cell Reports, apportent un nouvel espoir dans le développement de thérapies qui permettraient d’améliorer la production de neurones pour pallier le déclin cognitif chez les personnes atteintes d’Alzheimer.

Tout au long de sa vie, un adulte est capable de générer, à partir de cellules souches neurales (CSN), de nouveaux neurones afin de maintenir l’ensemble des capacités cognitives. Cette neurogénèse se produit au niveau de l’hippocampe, structure du cerveau jouant un rôle central dans la mémoire. Cependant, l’âge et certains accidents cérébraux entraînent un déclin de cette fonction, ce qui peut contribuer à l’apparition de troubles cognitifs graves, tels que la maladie d’Alzheimer.

Si les étapes de la néoformation de neurones sont bien connues, les mécanismes moléculaires de ce phénomène sont eux moins bien compris. En effet, les CSN passent la majorité du temps à l’état de quiescence durant lequel la cellule est hors du cycle cellulaire et ne se divise pas. Des facteurs répresseurs qui maintiennent cette phase de quiescence ont été identifiés alors qu’il existe encore de nombreuses interrogations quant aux facteurs permettant la sortie de cette « dormance » cellulaire.

C’est dans ce contexte que Jean-Léon Thomas et Anne Eichmann ont décidé de se pencher sur les facteurs de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF) et leurs récepteurs (VEGFR) – déjà suspectés de participer à la régulation de la croissance et du maintien des cellules neurales. Plus spécifiquement, ils ont choisi de s’intéresser au pouvoir activateur potentiel du facteur VEGF-C associé à son récepteur VEGFR3.

Leurs expériences in vitro et in vivo confirment que les CSN des rongeurs possèdent le récepteur VEGFR3 et produisent elles-mêmes le facteur VEGF-C. La stimulation des CSN par le VEGF-C mène à l’activation de ces cellules, c’est-à-dire à leur entrée en cycle cellulaire et à leur conversion en progéniteurs neuraux, pour finalement produire de nouveaux neurones. La particularité d’action du VEGF-C dans le cerveau, par rapport à d’autres facteurs de croissance vasculaires comme le VEGF-A, est qu’il induit une réponse des CSN à des concentrations où il ne provoque pas de prolifération vasculaire. Cette propriété confère un intérêt potentiel au VEGF-C comme activateur spécifique des CSN cérébrales.

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© Inserm, Jinah Han. Parmi les cellules souches neurales de l’hippocampe (caractérisées par l’expression de Nestine (blanc) et de GFAP (rouge)), les cellules qui possèdent le récepteur VEGFR-3 (en vert) sont très nombreuses .

Chez les souris déficientes en VEGFR3 dans les CSN, ce phénomène de neurogénèse est aboli. Les scientifiques montrent ainsi que le signal VEGF-C/VEGFR3 non seulement participe mais est absolument nécessaire au « réveil » des cellules souches neurales et donc à la création de nouveaux neurones.

Ce modèle mutant a aussi permis à l’équipe d’observer une corrélation entre troubles de l’humeur et détérioration de la fonction neurogénitrice de l’hippocampe. Comme suspecté, ces souris dont l’activation des CSN est compromise, vont développer avec l’âge une anxiété exagérée, similaire à celle retrouvée chez les patients Alzheimer. Ce résultat suggère que la signalisation neurale VEGF-C/VEGFR3 participe au maintien des fonctions cognitives dans le modèle murin.

Des observations validées chez l’homme

Dans la suite logique de ce travail mené chez le rongeur, les chercheurs se sont interrogés sur la présence de mécanismes similaires chez l’homme. Ils ont alors découvert que cette voie de signalisation est conservée dans les cellules neurales humaines où elle promeut aussi la prolifération et la survie cellulaires in vitro.

Bien que ces résultats soient encore préliminaires, ils apportent des arguments en faveur de l’idée que l’activité des CSN adultes pourrait participer au contrôle physiologique et comportemental à l’échelle de l’organisme. De même, la régression de cette activité au cours du vieillissement pourrait être associée à l’instauration de troubles de l’humeur comme l’anxiété et la dépression.
Au point de vue thérapeutique, ces travaux sont encourageants : VEGF-C serait un bon candidat pour améliorer la production de nouveaux neurones et compenser le déclin cognitif des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer.

Cerveau et attention spatiale : L’hémisphère gauche peut-il compenser une lésion de l’hémisphère droit ?

Le Dr Paolo Bartolomeo, Directeur de recherche Inserm et chef d’équipe de PICNIC LAB[1] à l’Institut du cerveau et de la moelle épinière – ICM (Institut sous tutelle de l’Inserm, du CNRS et de l’UPMC) – et ses collaborateurs ont publié le 21 janvier 2015 dans la revue Brain, les résultats de leurs recherches sur la « négligence spatiale unilatérale » encore connue sous le terme « d’héminégligence ». Les personnes atteintes de ce trouble agissent comme si elles ignoraient la moitié gauche du monde. Ce trouble survient essentiellement après une lésion de l’hémisphère droit du cerveau, par exemple suite à un AVC (Accident Vasculaire Cérébral), et en aggravent le handicap en gênant la rééducation et la récupération. Les scientifiques ont donc recherché des facteurs prédictifs de la persistance de ce trouble, afin de proposer aux patients une rééducation adaptée.

Le travail publié montre que les deux hémisphères peuvent en partie se compenser l’un l’autre en cas de lésion, grâce à des mécanismes, dits de « plasticité cérébrale », encore peu connus. Les résultats suggèrent cependant que cette compensation nécessite que les deux hémisphères « se parlent » via des connexions – faisceaux de matière blanche formés par les prolongements des neurones – non lésées.

En phase aiguë d’un AVC survenant dans l’hémisphère droit, la grande majorité des patients présente des signes de négligence gauche (la partie gauche de notre corps fonctionnant avec l’hémisphère droit et vice versa). Ces patients se comportent comme si la moitié gauche du monde n’existait plus. Ils ne mangent pas ce qui se trouve dans la moitié gauche de l’assiette, se cognent dans les meubles situés à gauche, ne se rasent ou ne se maquillent pas la partie gauche du visage. Ils récupèrent également moins bien de leurs déficits moteurs que les patients touchés à l’hémisphère gauche. Certains d’entre eux récupèrent avec le temps, mais l’amélioration spontanée de la négligence est loin d’être la règle : au moins un tiers des patients présentant ce trouble en phase aiguë continueraient à en présenter les signes plus d’un an après leur lésion. Cela souligne l’enjeu clinique à identifier les facteurs prédictifs de la persistance de la négligence, afin de proposer une rééducation adaptée aux patients chez lesquels ce trouble risque de devenir chronique.

Le Dr Paolo Bartolomeo et ses collaborateurs ont suivi l’évolution de la négligence dans le temps chez 45 patients avec lésions vasculaires de l’hémisphère droit. Des méthodes avancées d’imagerie par résonance magnétique ont permis d’étudier l’état les fibres de substance blanche qui permettent aux différentes régions du cerveau de communiquer entre elles, ainsi que les deux hémisphères. Tous les patients négligents avaient des atteintes dans les voies de communications entre la partie antérieure et la partie postérieure de l’hémisphère droit ; les patients avec négligence persistante plus d’un an après la lésion présentaient, en plus, une atteinte de la partie postérieure du corps calleux, la connexion qui permet aux deux hémisphères de communiquer entre eux. L’hémisphère gauche (sain) doit donc pouvoir communiquer avec l’hémisphère lésé (droit), afin d’apprendre à compenser les déficits visuo-spatiaux provoqués par la lésion cérébrale. Les patients avec atteinte du corps calleux sont à risque de négligence chronique, et devraient donc bénéficier d’un accès prioritaire aux traitements de rééducation.
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Un patient souffrant de négligence spatiale omet de recopier les éléments situés à gauche d’une figure
© PICNIC LAB – ICM


[1] Physiological Investigations of Clinically Normal & Impaired Cognition

AVC du jeune adulte : découverte d’un gène de susceptibilité associé au saignement des artères cervicales

Les chercheurs de l’unité mixte de recherche « Santé publique et épidémiologie moléculaire des maladies liées au vieillissement » (Inserm/ Institut Pasteur de Lille/Université Lille 2) en collaboration avec le CHRU de Lille, ont découvert un gène de susceptibilité impliqué dans la survenue de cette cause majeure d’accident cérébral du sujet jeune. Ce gène, PHACTR1, est connu pour être également associé à la survenue de migraines et d’infarctus du myocarde. Cette étude internationale, réalisée dans le cadre du consortium international CADISP[1] et publiée dans la revue Nature Genetics, révèle qu’une forme du gène est associée à la diminution du risque de développer une dissection des artères cervicales à l’origine des saignements entraînant l’accident. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour identifier les personnes à risque et tenter de prévenir la survenue des attaques cérébrales chez le jeune adulte.
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Accident vasculaire cérébral. Visualisation du tPA « Activateur tissulaire du Plasminogène » en rouge, dans un vaisseau (en vert), et dans le tissu cérébral. Image réalisée à l’unité 919 Inserm « Serine protéases et physiopathologie de l’unité neurovasculaire », Caen. ©Inserm/U919


La dissection des artères cervicales est une cause majeure d’attaque cérébrale du sujet jeune. Elle consiste en un saignement qui survient dans l’épaisseur même de la paroi des artères carotides ou vertébrales et qui va « déchirer » l’artère (d’où le terme de dissection) longitudinalement sans rompre le vaisseau. Ce saignement va être à l’origine d’un hématome qui va diminuer le diamètre de l’artère et potentiellement entraîner son obturation. Souvent, la formation d’un caillot à l’intérieur de l’artère stoppe ainsi totalement le passage du sang vers le cerveau, entraînant un accident vasculaire cérébral.

Les causes de ces dissections sont encore inconnues. L’hypothèse qui prévaut aujourd’hui est celle d’une maladie multifactorielle, possiblement liée à une anomalie préexistante de l’élasticité de la paroi des vaisseaux. On observe chez ces patients des facteurs associés comme des migraines, de l’hypertension, des infections ou des traumatismes récents parfois mineurs (port de charges lourdes, chute de vélo, étirements cervicaux dus aux accélérations de certaines montagnes russes, coups portés à la nuque…). Dans l’immense majorité des cas, les dissections des artères cervicales surviennent sans contexte familial et sans maladie héréditaire sous-jacente. Toutefois, plusieurs hypothèses sont en faveur d’une susceptibilité individuelle, portée par le génome qui favoriserait la survenue de dissections artérielles. C’est dans ce contexte que le consortium CADISP a été lancé afin de constituer la plus vaste étude jamais réalisée dans le domaine pour pouvoir cribler systématiquement notre génome et découvrir les bases de cette susceptibilité génétique individuelle.

Douze pays au total, dont dix pays européens, les Etats-Unis et la Russie, ont pu réunir 2052 malades atteints de dissection et comparer leurs génomes à ceux de 17 064 personnes non atteintes. Les chercheurs et médecins ont pu démontrer qu’une forme particulière du gène PHACTR1 était associée à une diminution du risque de développer une dissection des artères cervicales. Cette même forme du gène PHACTR1 a été associée dans d’autres études à un risque diminué de migraines et à un risque augmenté d’infarctus du myocarde. Les chercheurs ont également identifié deux autres gènes potentiellement associés au risque de dissection : le gène LRP1 déjà associé à la migraine et à l’anévrysme de l’aorte abdominale et le gène LNX1, tous deux nécessitant d’autres confirmations.

« Face à la difficulté diagnostique et à la gravité de cette maladie, la caractérisation du gène de susceptibilité génétique PHACTR1 permettra de mieux comprendre les mécanismes d’apparition de ces dissections » explique Stéphanie Debette, neurologue, premier signataire de l’article et coordinatrice du consortium international CADISP.


« Grâce au regroupement des efforts de recherche au niveau mondial, nous espérons parvenir à identifier plus rapidement les personnes à risque et trouver des solutions pour prévenir les conséquences fonctionnelles majeures associées à la survenue d’une attaque cérébrale chez l’adulte jeune » conclut Philippe Amouyel, épidémiologiste, directeur de l’unité mixte de recherche impliquant l’Inserm, l’Institut Pasteur de Lille et l’Université Lille 2.

Ces résultats ont pu être obtenus grâce à l’ensemble des cliniciens et de leurs patients et aux capacités de génotypage et d’analyse du Centre National de Génotypage du CEA, du Centre d’Etude du Polymorphisme Humain et de l’Institut Pasteur de Lille.

[1] Cervical Artery Dissections and Ischemic Stroke Patients

Pour en savoir plus :

La dissection des artères cervicales : quels sont les signes ?
Ce phénomène pathologique touche le jeune adulte, homme ou femme, autour de 40 ans, présentant peu ou pas de facteurs de risque vasculaires. Il se traduit par la survenue d’une douleur à l’endroit de la dissection, en général au niveau du cou, ou de maux de tête inhabituels. Dans la majorité des cas, simultanément ou dans les heures qui suivent, des symptômes caractéristiques de l’accident vasculaire cérébral (paralysie, perte de sensibilité, perte de la parole, diminution du champ visuel…) surviennent. La fréquence de ces dissections est d’environ 2,5 à 3 pour 100 000 habitants et par an, ce qui en fait une maladie peu fréquente, dont en pense aujourd’hui qu’elle reste sous-estimée.

 

Une piste pour rétablir la bonne intégration des informations sensorielles chez les autistes

Chez les enfants autistes, les informations en provenance des 5 sens : du toucher, de l’ouïe, de la vision, ou d’autres stimuli, ne sont pas intégrées correctement dans le cerveau, conduisant à un comportement inapproprié et à des réactions parfois violentes. Des chercheurs de l’Inserm dirigé par Andréas Frick au sein de l’Unité Inserm 862 « Neurocentre Magendie » viennent de comprendre pourquoi en étudiant un modèle de souris mimant la maladie. Ils ont même trouvé une molécule pouvant inverser ces effets et rétablir un comportement « normal » chez ces souris.
Ces résultats sont publiés dans la revue
Nature Neuroscience

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Les troubles du spectre autistique (TSA) touchent plus de 3 millions de personnes dans l’union européenne dont environ 650 000 en France. Des estimations récentes du Centre pour le contrôle des maladies (aux Etats-Unis) suggèrent qu’un enfant sur 68 est touché par cette maladie. Les TSA sont des troubles neuro-développementaux qui affectent les enfants de toutes origines ethniques et socio-économiques, et sont caractérisés par un spectre de symptômes regroupant à la fois des difficultés pour les interactions sociales et la communication, et des comportements répétitifs stéréotypés.

Un autre aspect fréquent des maladies neuro-développementales est le problème du traitement des informations sensorielles. Près de 90% des enfants avec des TSA sont touchés par différents types de problèmes sensoriels. Les anomalies d’intégration sensorielle proviennent du fait que les informations périphériques, que ce soit du touché, de l’ouïe, de la vision, ou d’autres stimuli, ne sont pas intégrées ou organisées correctement dans le cerveau, conduisant à un comportement inapproprié. De telles anomalies peuvent être extrêmement handicapantes au quotidien pour les personnes atteintes d’autisme et elles posent un défi aux parents et éducateurs. Par exemple, lors d’une sortie au supermarché, de simples lumières fluorescentes peuvent être une expérience sensorielle aversive. Malheureusement, les altérations de l’intégration sensorielle dans ces maladies et leurs traitements pharmacologiques sont peu étudiées, et ceci alors même que ces altérations sont également fréquemment observées dans une maladie neuro-développementale apparentée, à savoir le Syndrome de l’X Fragile.

Dans une étude publiée dans Nature Neuroscience, des chercheurs de l’Inserm (en collaboration avec des chercheurs du CNRS) ont montré que des souris Fragile X présentent des anomalies dans la façon dont les informations sensorielles sont traitées par le néocortex, qui est la partie du cerveau responsable entre autres de la perception sensorielle. Les chercheurs ont montré que le néocortex de ces souris est hyper-excité en réponse à des stimulations sensorielles tactiles. Ils ont ensuite effectué une variété de tests détaillés montrant que cette hyperexcitabilité néocorticale est reliée à la façon dont les neurones de cette région du cerveau intègrent les informations sensorielles. Avec cette étude, les chercheurs ont trouvé que la fonction de certains canaux ioniques (les molécules qui déterminent la façon dont les neurones traitent les signaux électriques) est altérée dans le compartiment dendritique (la structure qui intègre les informations et qui se comporte véritablement comme le « cerveau » des neurones).

En utilisant une molécule pharmacologique mimant le fonctionnement d’un de ces canaux, ils ont pu corriger cette hyperexcitabilité néocorticale ainsi que les anomalies de l’intégration neuronale.

De plus, ils ont aussi été capables de corriger une conséquence comportementale notamment de l’hypersensibilité aux stimuli sensoriels (les souris saines n’ont pas été affectées par ce traitement). Ces découvertes offrent un nouvel espoir pour un traitement sur mesure des aspects sensoriels du Syndrome de l’X Fragile et des troubles du spectre autistique, en particulier car ces traitements pourraient être appliqués à des patients adultes ou adolescents.

Dépression à répétition : quels effets sur le cerveau ?

La dépression n’est pas un banal coup de cafard et altère les fonctions intellectuelles de manière pérenne si elle n’est pas prise en charge. D’après les résultats d’une étude menée par Philip Gorwood (Unité Inserm 894  » Centre de psychiatrie et neurosciences », Clinique des Maladies Mentales et de l’Encéphale- CMME, Centre Hospitalier Sainte-Anne), les personnes qui ont déjà connu 2 épisodes dépressifs ou plus exécutent de manière anormalement lente des tâches cognitives courantes qui requièrent notamment attention, concentration et rapidité. Ces résultats publiés dans la revue European Neuropsychopharmacology semblent confirmer que la dépression est une maladie qui serait « neurotoxique ». Prévenir les rechutes s’avère donc essentiel.Fotolia_12376795_Scredits]fotolia[/credits]La dépression est une maladie fréquente qui a touché, touche ou touchera au moins une personne sur dix. Elle se caractérise par une tristesse permanente, une perte d’envie et de plaisir, une altération de l’appétit, du sommeil et de la libido. Son diagnostic correspond à des critères précis établis par des standards internationaux de psychiatrie. Si les différentes prises en charge, médicamenteuses comme psychothérapeutiques, ont démontré leur efficacité, le risque de rechute reste élevé, même plusieurs années après la rémission.

Ce sont les conséquences de ces rechutes à répétition qui inquiètent les médecins et chercheurs. S’il est maintenant prouvé qu’il existe un ralentissement psychomoteur chez les personnes déprimées (c’est d’ailleurs un des critères de diagnostic de la maladie), rien n’indiquait jusqu’alors que cette altération pouvait persister après l’épisode dépressif.

Pour en savoir plus, les chercheurs de l’Inserm ont mené une étude chez plus de 2000 patients ayant connu entre 1 et plus de 5 épisodes dépressifs au cours de leur vie. Afin d’évaluer leurs capacités cognitives, ils ont mesuré la rapidité à exécuter un test simple (le TMT : trail making test) qui consiste à relier des cercles numérotés et placés dans le désordre sur une feuille. Le test a été effectué deux fois chez chacun des patients : pendant l’épisode dépressif, puis 6 semaines après, lorsqu’une bonne partie de ces patients était en rémission complète (sans aucun symptôme dépressif résiduel).

Juste après une 1ère dépression, le temps nécessaire pour réaliser ce test est de 35 secondes. Ces performances sont à peu près identiques chez les personnes qui subissent le deuxième épisode dépressif de leur vie. Mais, pour les personnes qui ont déjà vécu 2, 3 ou plus d’épisodes dépressifs dans leurs antécédents, ce temps se rallonge considérablement, et ce même chez les sujets rétablis (1min20 au lieu des 35 sec).


« Plusieurs autres variables sont potentiellement explicatives (âge, niveau d’étude, activité professionnelle…) mais si on ajuste les paramètres, nos résultats restent extrêmement robustes » précise Philip Gorwood.Trails_Screenshot2           test TMA

Fig 1 : Exemple de test TMT    
Fig 2 : Rapidité d’exécution du test TMT pendant et après la dépression selon le nombre d’épisodes dépressifs vécus auparavant.

Ce résultat est le premier à montrer aussi simplement les effets « neurotoxiques » de la dépression. Il conforte également les observations quotidiennes des médecins et les conclusions de précédentes études épidémiologiques, à savoir que la dépression est une maladie qui s’aggrave avec le temps. Les chercheurs estiment donc qu’après le traitement, la prévention des rechutes doit être une des priorités de la prise en charge.

Par ailleurs, cette étude pourrait aussi fournir une explication possible à ce cercle vicieux : plus j’ai connu d’épisodes dépressifs plus je risque de rechuter. Si la rapidité et l’efficacité sont de plus en plus altérées au fur et à mesure des rechutes, on conçoit qu’il soit plus difficile de s’adapter à de nouvelles situations. Par exemple, un employé travaillant sur ordinateur, manifestant des capacités d’attention limitée, des oublis dans les tâches demandées et une lenteur dans l’ensemble de la réalisation de son travail, aura une estime de lui plus faible, moins de reconnaissance de son entourage professionnel ce qui pourrait le rendre plus vulnérable aux rechutes dépressives en cas de stress quel qu’il soit.

Enfin, le fait que ces altérations cognitives soient une séquelle de la dépression pourrait aussi être considéré comme un argument en faveur de l’utilisation de la « remédiation cognitive ». Cette thérapie est basée sur une sollicitation encadrée de fonctions cognitives défectueuses afin de réduire le risque de rechute. Elle est très utilisée dans la schizophrénie ou les addictions mais est peu employée pour remédier aux troubles de la dépression. »

L’étude INSIGHT : mieux comprendre les facteurs de déclenchement de la maladie d’Alzheimer

Plus de 35 millions de personnes dans le monde souffrent de démence, incluant la maladie d’Alzheimer [1]. En France, en 2014, environ 900.000 personnes sont atteintes et la prévalence de la maladie va considérablement augmenter : on estime que 1,3 million de personnes seront atteintes en 2020 [2] et plus de 2 millions en 2040 [3], avec plus de 225.000 nouveaux cas déclarés chaque année.

La Journée Mondiale de la Maladie d’Alzheimer qui aura lieu le dimanche 21 septembre, est l’occasion de faire un état des lieux de l’avancée de la recherche et de présenter INSIGHT, une étude inédite lancée par des équipes de l’Inserm et de l’Assistance Publique-Hôpitaux de Paris (AP-HP) au sein de l’Institut de la Mémoire et de la Maladie d’Alzheimer (IM2A) et de l’Institut du Cerveau et de la Moelle épinière (ICM), rassemblées au sein de l’IHU-A-ICM, et en collaboration avec Pfizer, visant à observer et comprendre l’histoire naturelle de la maladie d’Alzheimer. INSIGHT est une étude ancillaire de la cohorte nationale MEMENTO.Etude de la maladie d'Alzheimer

Etude de la maladie d’Alzheimer – Atrophie de l’hémisphère cérébral consécutif à la maladie d’Alzheimer.

INSIGHT est une étude innovante sur la maladie d’Alzheimer, et l’une des 1ères au monde à suivre des sujets sains à risque. Porteuse de grandes ambitions en matière de compréhension de la maladie, ses résultats pourraient apporter la promesse de traitements futurs pour les malades.

« Les recherches sur la maladie d’Alzheimer, et plus globalement sur les pathologies liées aux troubles de la mémoire, sont en pleine évolution. Nous sommes aujourd’hui en mesure de reconnaître la maladie très tôt grâce à une signature biologique identifiable chez tous les patients. Ce que nous cherchons désormais à explorer, ce sont les conditions endogènes et exogènes de l’évolution de la maladie : pourquoi et comment elle se déclare chez certains sujets mais pas chez d’autres » précise le Professeur Bruno Dubois, Directeur de l’IM2A (l’Institut de la Mémoire et de la Maladie d’Alzheimer, hébergé à la Pitié Salpêtrière à Paris) et Directeur de l’Equipe Inserm « Cognition, Neuro-imagerie et Maladies du Cerveau » à l’ICM, qui dirige cette étude en tant qu’investigateur principal.

Méthode d’investigation
Le projet est de suivre 400 sujets sains volontaires âgés de 70 ans à 85 ans, dont les bilans de mémoire sont normaux. Il ne s’agit ni de dépister ni de traiter la maladie mais d’observer l’évolution de ces sujets sains. Ont-ils des lésions dans le cerveau ? Vont-ils déclarer la maladie ? Quelles sont les délais d’apparition des premiers symptômes ? Ces sujets bénéficient tout au long de l’étude du suivi et de l’accompagnement d’une des meilleures équipes mondiales sur les pathologies liées à la mémoire. A ce jour, près de 220 sujets ont déjà été recrutés.
Cette étude monocentrique, qui se déroulera dans sa totalité à l’IM2A (l’Institut de la mémoire et de la maladie d’Alzheimer hébergé à la Pitié-Salpêtrière, AP-HP), constitue en soi un défi sans précédent.

INSIGHT est une étude ambitieuse rendue possible grâce à un dispositif innovant inédit dans la recherche médicale : un socle pluri-partenarial associant notamment les investissements d’avenir à travers l’IHU-A-ICM et Pfizer aux côtés des équipes de l’IM2A et de l’ICM autour d’un objectif commun, mieux comprendre la maladie d’Alzheimer

[1] Voir à ce sujet le rapport 2013 d’Alzheimer’s Disease International
[2] Chiffres issus du dossier d’information Inserm dédié à la maladie d’Alzheimer
[3] Plus d’informations sur le site de France Alzheimer & maladie apparentées

Alim Louis Benabid reçoit le prix Lasker 2014

Le Prix Lasker 2014 vient d’être décerné à Alim-Louis Benabid, directeur de l’Unité Inserm 318 « Neurobiologie préclinique » de 1988 à 2006 et lauréat en 2008 du prix d’honneur de l’Inserm, pour ses travaux sur la stimulation cérébrale profonde dans le traitement de la maladie de Parkinson.

Le Prix Lasker récompense depuis 1945 les chercheurs les plus brillants ayant contribué à de grandes avancées dans le diagnostic, le traitement et la prévention des maladies humaines. Il est considéré par l’ensemble de la communauté internationale comme l’antichambre du prix Nobel. Le Pr Benabid est le 8ème Français à obtenir ce prix.

Prix d'Honneur Inserm 2008 : Alim-Louis Benabid

© Inserm/Latron, Patrice

Né le 2 mai 1942 à la Tronche, près de Grenoble, Alim-Louis Benabid a passé son enfance à Sétif, en Algérie. Il revient en France mener ses études secondaires à Grenoble et ses études supérieures aux facultés de médecine et des sciences de Paris.

Interne des hôpitaux, docteur en médecine (1970), Docteur ès sciences en physique (1978) et professeur de de biophysique à l’université Joseph-Fourier de Grenoble, il dirige l’unité de recherche 318 de l’Inserm « Neurobiologie préclinique » de 1988 à 2006.

Alim-Louis Benabid a centré ses recherches sur plusieurs pathologies du cerveau, en particulier les tumeurs et les mouvements anormaux, et développé la chirurgie dite « stéréotaxique », qui permet de cibler de façon très précise certaines zones du cerveau. Il en a étendu les applications au traitement de patients atteints de la maladie de Parkinson résistants aux médicaments et à celui d’autres troubles cérébraux.

Entre 1987 et 1991, Alim-Louis Benabid et ses collaborateurs développent une technique visant à implanter des électrodes dans le cerveau de patients atteints de la maladie de Parkinson en vue de procéder à des stimulations électriques à haute fréquence. Ils obtiennent ainsi la disparition des symptômes moteurs (tremblement, akinésie, rigidité) de la maladie. Cette intervention présente une efficacité remarquable, une très faible morbidité et permet de diminuer les traitements médicaux. Elle constitue actuellement le traitement chirurgical le plus efficace de la maladie de Parkinson et apporte également des données fondamentales d’un intérêt théorique considérable.

Alim-Louis Benabid a également élargi les indications de la stimulation électrique profonde à d’autres pathologies : dystonies, épilepsie rebelle, troubles obsessionnels compulsifs.

L’introduction d’électrodes dans le cerveau, technologie mise au point sous sa direction, a été saluée par le monde scientifique international comme étant une découverte majeure.

Alim-Louis Benabid oriente ensuite ses travaux vers la compréhension des mécanismes d’action de la stimulation cérébrale profonde à haute fréquence et la mise en évidence de ses possibles effets à long terme, notamment neuroprotecteurs, sur l’évolution naturelle de la maladie de Parkinson. Il s’attache également à l’identification précise des cibles efficaces et des réseaux neuronaux mis en jeu lors de cette intervention.

Yves Lévy, Président-Directeur général de l’Inserm tient à adresser toutes ses félicitations à Alim Louis Benabid : « Ce prix prestigieux est à l’image de ses brillants travaux sur la maladie de Parkinson qui améliorent significativement le quotidien des malades. L’attribution de ce prix internationalement reconnu confirme l’excellence de la recherche biomédicale française. Il souligne également l’importance de mener en parallèle une recherche fondamentale et une recherche clinique de haut niveau. »

Conseiller scientifique auprès du Commissariat à l’énergie atomique (CEA) depuis 2007,il associe aujourd’hui ses recherches dans ce domaine à celles menées dans le champ des nanotechnologies, dans le cadre du projet CLINATEC. Développé par la direction de la recherche technologique du CEA, en partenariat avec le CHU de Grenoble, l’Inserm et l’université Joseph Fourier de Grenoble, ce laboratoire de recherche biomédicale dédié aux applications des micro-nanotechnologies pour la santé répond à un enjeu de santé public majeur : développer de nouvelles approches thérapeutiques des maladies cérébrales.

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