Lésion cérébrale traumatique (TCC) - définie comme une bosse, coup ou secousse à la tête qui perturbe le fonctionnement normal du cerveau - a envoyé 2,5 millions de personnes aux États-Unis aux urgences en 2014, selon les statistiques des Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis. Aujourd'hui, les chercheurs rapportent un hydrogel peptidique auto-assemblant qui, lorsqu'il est injecté dans le cerveau de rats atteints de TBI, augmentation de la repousse des vaisseaux sanguins et de la survie neuronale.

Les chercheurs présenteront leurs résultats lors de la réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS) à l'automne 2019.

"Quand on pense aux traumatismes crâniens, on pense aux soldats et aux athlètes, " dit Biplab Sarkar, Doctorat., qui présente le travail à la réunion. "Mais la plupart des traumatismes crâniens surviennent lorsque des personnes tombent ou sont impliquées dans des accidents de la route. Alors que l'âge moyen du pays continue d'augmenter, le nombre d'accidents liés aux chutes en particulier augmentera également."

Les TCC englobent deux types de blessures. La lésion primaire résulte des dommages mécaniques initiaux aux neurones et autres cellules du cerveau, ainsi que les vaisseaux sanguins. Blessures secondaires, qui peut survenir quelques secondes après le TCC et durer des années, inclure le stress oxydatif, inflammation et rupture de la barrière hémato-encéphalique. "La blessure secondaire crée cet environnement neurotoxique qui peut entraîner des effets cognitifs à long terme, " dit Sarkar. Par exemple, Les survivants d'un TCC peuvent éprouver une altération du contrôle moteur et un taux accru de dépression, il dit. Actuellement, il n'existe pas de traitement régénératif efficace pour les TCC.

Sarkar et Vivek Kumar, Doctorat., le chercheur principal du projet, voulait développer une thérapie qui pourrait aider à traiter les blessures secondaires. "Nous voulions pouvoir faire repousser de nouveaux vaisseaux sanguins dans la région pour rétablir les échanges d'oxygène, qui est réduite chez les patients avec un TCC, " dit Sarkar. " Aussi, nous voulions créer un environnement où les neurones peuvent être soutenus et même prospérer."

Les chercheurs, tous deux au New Jersey Institute of Technology, avait déjà développé des peptides qui peuvent s'auto-assembler en hydrogels lorsqu'ils sont injectés dans des rongeurs. En incorporant des extraits de séquences protéiques particulières dans les peptides, l'équipe peut leur confier différentes fonctions. Par exemple, Sarkar et Kumar ont précédemment développé des hydrogels peptidiques angiogéniques qui développent de nouveaux vaisseaux sanguins lorsqu'ils sont injectés sous la peau de souris.

Pour adapter leur technologie au cerveau, Sarkar et Kumar ont modifié les séquences peptidiques pour que les propriétés matérielles de l'hydrogel ressemblent davantage à celles du tissu cérébral, qui est plus doux que la plupart des autres tissus du corps. Ils ont également attaché une séquence d'une protéine neuroprotectrice appelée épendymine. Les chercheurs ont testé le nouvel hydrogel peptidique dans un modèle de rat de TBI. Lorsqu'il est injecté au site de la blessure, les peptides se sont auto-assemblés en un hydrogel qui agissait comme une niche neuroprotectrice à laquelle les neurones pouvaient se fixer.

Une semaine après l'injection de l'hydrogel, l'équipe a examiné le cerveau des rats. Ils ont découvert qu'en présence de l'hydrogel, la survie des cellules du cerveau s'est considérablement améliorée, entraînant environ deux fois plus de neurones sur le site de la lésion chez les rats traités que chez les animaux témoins présentant une lésion cérébrale. En outre, les chercheurs ont vu des signes de formation de nouveaux vaisseaux sanguins. "Nous avons vu des indications que les rats du groupe traité étaient plus ambulatoires que ceux du groupe témoin, mais nous devons faire plus d'expériences pour réellement quantifier cela, " dit Sarkar.

Selon Kumar, l'une des prochaines étapes sera d'étudier le comportement des animaux traités pour évaluer leur récupération fonctionnelle après un TCC. Les chercheurs souhaitent également traiter les rats avec une combinaison de leur peptide angiogénique précédent et de leur nouvelle version neurogène pour voir si cela pourrait améliorer la récupération. Et enfin, ils prévoient de découvrir si les hydrogels peptidiques fonctionnent pour des lésions cérébrales plus diffuses, comme les commotions cérébrales. "Nous avons vu que nous pouvons injecter ces matériaux dans une blessure définie et obtenir une bonne régénération des tissus, mais nous collaborons également avec différents groupes pour savoir si cela pourrait aider avec les types de blessures que nous voyons chez les soldats, les anciens combattants et même les personnes travaillant sur les chantiers de construction qui subissent des blessures par explosion, " dit Kumar.