Les chercheurs ont déjà reçu des financements supplémentaires et prévoient de développer un dispositif implantable destiné aux personnes souffrant de lésions traumatiques de la moelle épinière.
Les patients atteints de lésions de la moelle épinière (LME) pourraient bénéficier d’un futur traitement visant à réparer les connexions nerveuses à l’aide de lumière rouge et proche infrarouge.
Cette méthode, inventée par des scientifiques de l’Université de Birmingham et brevetée par University of Birmingham Enterprise, consiste à délivrer de la lumière directement sur le site de la blessure.
Leurs dernières recherches, publiées aujourd’hui dans la revue Bioengineering and Translational Medicine, ont déterminé une « dose » optimale pour cette nouvelle approche thérapeutique et ont montré qu’elle peut apporter des améliorations thérapeutiques significatives, notamment une restauration importante de la sensation et du mouvement, ainsi que la régénération des cellules nerveuses endommagées.
De manière passionnante, cet aspect de l’étude a montré que l’effet de la lumière de 660 nm était à la fois neuroprotecteur, c’est-à-dire qu’il améliorait la survie des cellules nerveuses, et neurorégénérateur, c’est-à-dire qu’il stimulait la croissance des cellules nerveuses.Professeur Zubair Ahmed, Institut de l’inflammation et du vieillissement
Des chercheurs dirigés par le professeur Zubair Ahmed ont utilisé des modèles cellulaires de lésion de la moelle épinière pour déterminer la fréquence et la durée de la lumière nécessaires pour obtenir une restauration maximale de la fonction et stimuler la repousse des cellules nerveuses.
Ils ont constaté que l’administration de lumière rouge à une longueur d’onde de 660 nm pendant une minute par jour augmentait la viabilité cellulaire (une mesure du nombre de cellules vivantes) de 45 % sur cinq jours de traitement.
Le professeur Ahmed a déclaré : « De manière passionnante, cet aspect de l’étude a montré que l’effet de la lumière de 660 nm était à la fois neuroprotecteur, c’est-à-dire qu’il améliorait la survie des cellules nerveuses, et neuro-régénérateur, c’est-à-dire qu’il stimulait la croissance des cellules nerveuses. »
Les chercheurs ont également étudié l’effet de la luminothérapie sur des modèles précliniques de lésions médullaires. Ils ont utilisé deux méthodes différentes : un dispositif implantable et une administration transcutanée, où la source lumineuse est placée contre la peau. Leur étude a montré des résultats comparables pour les deux méthodes d’administration : une dose d’une minute de lumière à 660 nm, administrée quotidiennement pendant sept jours, a permis de réduire la cicatrisation au niveau de la lésion et d’obtenir une récupération fonctionnelle significative.
Les chercheurs ont également constaté des réductions significatives des cavités et des cicatrices, ainsi que des augmentations des niveaux de protéines associées à la régénération des cellules nerveuses et des améliorations des connexions entre les cellules dans la zone lésée de la colonne vertébrale.
C’est la première fois que l’administration transcutanée et directe de lumière est comparée dans le cadre des lésions de la moelle épinière, et les résultats constituent une étape importante pour les chercheurs, qui ont déjà reçu des financements supplémentaires et prévoient de développer un dispositif implantable destiné aux personnes souffrant de lésions traumatiques de la moelle épinière, pour lesquelles il n’existe actuellement aucune approche permettant de préserver les cellules ou d’améliorer la fonction neurologique.
La chirurgie après une lésion de la moelle épinière est fréquente, mais actuellement, ces interventions visent uniquement à stabiliser les lésions des vertèbres endommagées par le traumatisme. Ce concept est extrêmement prometteur car il pourrait offrir aux chirurgiens la possibilité, au cours de la même opération, d’implanter un dispositif qui contribuerait à protéger et à réparer la moelle épinière elle-même.M. Andrew Stevens, premier auteur de l’étude et interne en neurochirurgie
Le professeur Ahmed a poursuivi : « Pour que la luminothérapie soit viable dans le traitement des lésions médullaires chez l’homme, un dispositif implantable sera nécessaire afin d’assurer une visée directe sur les tissus endommagés et d’offrir la possibilité d’une plus grande précision et d’une standardisation du dosage sans interférence due à l’épaisseur de la peau et des autres tissus entourant la moelle épinière. »
La photobiomodulation (PBM) pourrait constituer une approche thérapeutique viable utilisant la lumière rouge ou proche infrarouge pour favoriser la récupération après une lésion de la moelle épinière en atténuant la neuroinflammation et en prévenant l’apoptose neuronale. Notre étude actuelle visait à optimiser les schémas posologiques de la PBM et à développer et valider l’efficacité d’un modèle d’administration invasive de PBM pour les lésions de la moelle épinière.
L’équipe de recherche est désormais à la recherche de partenaires commerciaux ou d’investisseurs pour franchir les prochaines étapes du développement d’un prototype de dispositif pouvant être soumis à des essais cliniques de première envergure sur l’homme.
À propos de la luminothérapie
Dans cette étude, les chercheurs utilisent une forme de luminothérapie appelée photobiomodulation (PBM), qui vise à améliorer la cicatrisation et à réduire l’inflammation. Son efficacité est bien établie dans de nombreuses applications dermatologiques et buccales, où un dosage précis de la lumière peut être administré directement aux tissus. Par exemple, la PBM est déjà approuvée par le NICE pour le traitement des mucites buccales, où elle a démontré son efficacité pour réduire les ulcères invalidants et l’inflammation douloureuse de la bouche induits par les traitements anticancéreux.
Dans le système nerveux central, la photobiomodulation (PBM) a fait l’objet de nombreuses études dans des modèles précliniques de la maladie de Parkinson, où son innocuité et son efficacité ont été démontrées. Dans les lésions de la moelle épinière, la PBM exerce son effet thérapeutique en atténuant l’inflammation consécutive à la lésion, au niveau des cellules nerveuses, des macrophages (cellules immunitaires) et des astrocytes.
La photobiomodulation (PBM) agit principalement sur les mitochondries, organites photoactifs présents dans chaque cellule de l’organisme où ils produisent l’adénosine triphosphate (ATP), source d’énergie chimique intracellulaire. La PBM augmente la disponibilité de l’ATP, ce qui active de multiples voies de signalisation qui atténuent l’apoptose (mort cellulaire programmée), les lésions neuronales et la neuroinflammation, et favorisent la régénération neuronale.
À propos du dispositif implantable
Ce dispositif implantable a été initialement conçu par le neurochirurgien David Davies, spécialiste des traumatismes crâniens au sein du Centre de recherche en reconstruction chirurgicale et microbiologie du NIHR, et par le professeur Will Palin, expert en photobiomodulation à la faculté d’odontologie de Birmingham. L’Université de Birmingham Enterprise a breveté l’appareil et les méthodes de traitement des traumatismes crâniens et médullaires. L’équipe de recherche impliquée dans son développement comprend désormais le professeur de neurosciences Zubair Ahmed et le chercheur clinicien et interne en neurochirurgie Andrew Stevens, de l’ Institut de l’inflammation et du vieillissement de Birmingham .
La photobiomodulation (PBM) pourrait constituer une approche thérapeutique viable utilisant la lumière rouge ou proche infrarouge pour favoriser la récupération après une lésion médullaire en atténuant la neuroinflammation et en prévenant l’apoptose neuronale. Notre étude actuelle visait à optimiser les schémas posologiques de la PBM et à développer et valider l’efficacité d’un modèle d’administration invasive de PBM pour le traitement des lésions médullaires chez l’humain.
