La stimulation électrique péridurale stabilise la pression artérielle chez les patients souffrant de lésions de la moelle épinière

Un implant qui délivre une stimulation électrique à un groupe sélectionné de neurones spinaux peut traiter une tension artérielle dangereusement basse chez les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière, en traitant une conséquence souvent “invisible” de la paralysie.

Pour son travail dans le développement de ce traitement, appelé baroréflexe neuroprothétique, Jordan W. Squair est le lauréat du BioInnovation Institute & 2023 Science Prix ​​de l’Innovation. Le prix vise à récompenser les scientifiques qui mènent des recherches à l’intersection des sciences de la vie et de l’entrepreneuriat.

« Les recherches primées du Dr Squair sur la stimulation électrique épidurale rétablissent le contrôle de la pression artérielle chez les patients souffrant de lésions de la moelle épinière », a déclaré Yevgeniya Nusinovich, rédacteur en chef de Science. “L’utilisation de cette technologie pour stabiliser la pression artérielle dans la plage normale diminue le risque d’évanouissement et d’autres complications des patients, améliorant considérablement leur sécurité et leur qualité de vie.”

Squair, chercheur chez NeuroRestore à l’Ecole polytechnique fédérale de Suisse (EPFL), a déclaré que le traitement offre une nouvelle façon de traiter un problème qui touche jusqu’à 90% des personnes atteintes de lésions de la moelle épinière.

En plus d’une lésion de la moelle épinière, une femme atteinte d’une grave maladie motrice et du système nerveux autonome, qui avait une tension artérielle si basse qu’elle ne pouvait pas se tenir debout plus de quelques minutes d’affilée, était capable de marcher plusieurs centaines de mètres immédiatement après avoir reçu le implant et a cessé de s’évanouir, a écrit Squair dans son essai primé en Science.

“Depuis lors, cela a été une expérience vraiment cool de le voir fonctionner à chaque fois chez chaque personne que nous avons testée”, a-t-il déclaré. “C’est excitant de voir une approche neurochirurgicale fonctionnelle qui fonctionne de manière aussi robuste et simple.”

Les lésions de la moelle épinière peuvent empêcher le cerveau de moduler la pression artérielle lors des changements de posture, comme le passage à une position assise ou debout. En conséquence, la tension artérielle d’une personne peut chuter à des niveaux très bas, ce qui peut la maintenir alitée, étourdie, nauséeuse ou sujette à l’évanouissement.

“Presque tous ces patients sont traités pour une hypotension orthostatique en utilisant des mesures conservatrices comme un liant abdominal, peut-être des bas de compression sur leurs jambes, ou on leur a recommandé d’avoir un régime riche en sel, des choses comme ça”, a déclaré Squair. “Mais si vous leur demandez ensuite s’ils en ressentent toujours les symptômes, bien qu’ils soient traités de manière conservatrice, ils le font presque tous.”

Squair et ses collègues de l’EPFL et de l’Université de Calgary ont développé un moyen de traiter cette conséquence moins connue des lésions de la moelle épinière en élargissant l’utilisation de la stimulation électrique épidurale (EES), qui a été utilisée chez certaines personnes pour restaurer le mouvement et la sensation.

Les neuroscientifiques Grégoire Courtine et Jocelyne Bloch, qui dirigent NeuroRestore, ont montré “que si vous stimulez une certaine partie de la moelle épinière, vous pouvez activer la fonction attendue”, a déclaré Squair.

Trouver la bonne partie de la moelle épinière à stimuler a été l’une des premières étapes essentielles du développement du nouveau traitement. Squair a systématiquement testé la moelle épinière segment par segment chez les rongeurs, combinant ces résultats avec des études anatomiques. Il a découvert que “le meilleur endroit pour stimuler coïncide avec l’endroit de la moelle épinière qui contient le plus de neurones pertinents pour contrôler la pression artérielle”.

Les trois derniers segments thoraciques de la colonne vertébrale sont enrichis en ces neurones. Ces “points chauds” peuvent être trouvés chez les souris, les rats, les porcs et les primates non humains, et ont été cartographiés chez certains humains, “et ils semblent se maintenir d’une espèce à l’autre”, a déclaré Squair.

Ce travail est maintenant soutenu par un grand consortium financé par la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) des États-Unis, pour étendre les capacités du traitement. Par exemple, l’implant pourrait être utile dans la phase aiguë d’une lésion de la moelle épinière, lorsque la pression artérielle peut être instable.

À l’heure actuelle, ce problème est traité avec des médicaments qui peuvent dépasser leur marque thérapeutique ou s’estomper, “il pourrait donc y avoir un rôle pour ce [implant] pour garder les gens stables lorsqu’ils sont dans l’USI ou l’unité de la colonne vertébrale », a expliqué Squair.

À l’intérieur de l’hôpital, les changements de pression artérielle sont surveillés attentivement avec une ligne artérielle invasive. Mais lorsqu’un patient quitte l’hôpital, “il n’y a actuellement aucun moyen pour quiconque de surveiller sa tension artérielle avec ce type de résolution”, a-t-il déclaré. “Donc, une partie du programme DARPA consiste à essayer de faire progresser cette capacité, à surveiller potentiellement la pression artérielle à chaque battement du cœur.”

Les essais cliniques en collaboration avec ONWARD Medical de l’implant pourraient commencer l’année prochaine, a déclaré Squair.

Les finalistes de cette année ont mené des recherches vraiment exceptionnelles et le niveau de toutes les candidatures était extrêmement élevé. Leur travail combine la science de pointe avec l’esprit d’entreprise, s’alignant sur les objectifs de BII d’améliorer la santé humaine et planétaire.”

Jens Nielsen, directeur général de l’Institut BioInnovation

Finalistes

Samuel Bakhoum est finaliste 2023 pour son essai “Cibler l’indrugable”. Bakhoum a obtenu des diplômes de premier cycle de l’Université Simon Fraser, son doctorat. du Dartmouth College et son diplôme de médecine de la Geisel School of Medicine de Dartmouth. Après avoir terminé sa formation clinique au Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSKCC) et une bourse postdoctorale à Weill Cornell Medicine, il a commencé son laboratoire dans le programme d’oncologie humaine et de pathogenèse et le département de radio-oncologie au MSKCC en 2018. Ses recherches visent à comprendre les mécanismes cellulaires par lesquels l’instabilité chromosomique entraîne la progression du cancer.

Kaira Wagoner est finaliste 2023 pour son essai “Aider les abeilles à s’aider elles-mêmes”. Wagoner a obtenu un diplôme de premier cycle du Guilford College et sa maîtrise et son doctorat. diplômes de l’Université de Caroline du Nord Greensboro. Après avoir terminé son stage postdoctoral à l’UNC Greensboro, Kaira a démarré son laboratoire dans son département de biologie en 2021. Ses recherches portent sur la communication chimique des insectes, l’écologie comportementale des pollinisateurs et les ravageurs et les maladies des abeilles.