Recherches menées par deux groupes au Centre de Recherche Coopérative en Biomatériaux CIC biomaGUNE et un à SISSA, Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Italie), ont montré que des matériaux fonctionnels à base de nanotubes de carbone facilitent la reconnexion des réseaux neuronaux endommagés à la suite de lésions de la moelle épinière. L'étude, publié par la revue scientifique PNAS ( Actes de l'Académie nationale des sciences ), constitue un grand pas en avant dans la recherche axée sur la récupération des blessures de ce type.

Les groupes de recherche dirigés par le Professeur Ikerbasque et Chaire Axa au CIC biomaGUNE Maurizio Prato, qui est une référence mondiale dans les nanomatériaux à base de carbone, et celui dirigé par le professeur Laura Ballerini à SISSA à Trieste (Italie) ont une expérience dans l'utilisation de la nanotechnologie et des nanomatériaux pour réparer les lésions neuronales. La collaboration entre les groupes a montré que les biomatériaux à base de nanotubes de carbone facilitent la communication entre les neurones, la croissance neuronale et l'établissement de connexions au moyen de matériaux de ce type.

« Les propriétés électriques et mécaniques de ce matériau permettent de nombreuses applications impensables pour tout autre matériau. En particulier, l'interaction de cellules excitables, comme les cellules nerveuses et cardiaques, rendre les nanotubes de carbone d'une grande pertinence. La communication entre les cellules augmente lorsqu'elles sont interfacées avec des nanotubes de carbone, et il est également possible de construire des échafaudages mécaniquement stables qui soutiennent la croissance nerveuse, " dit le professeur Prato.

« Les groupes de Prato et Ballerini avaient précédemment démontré la formation de connexions neuronales dans des systèmes in vitro en cultures cellulaires. Cependant, ce qui restait était le saut vers un modèle animal in vivo de lésion de la moelle épinière, la possibilité de voir si les communications entre neurones individuels s'effectuaient en fait aussi au niveau de fibres neuronales complètes dans un modèle in vivo, et si les résultats fonctionnels étaient atteints, " a expliqué Pedro Ramos, Professeur Ikerbasque au CIC biomaGUNE, leader de l'Unité d'Imagerie par Résonance Magnétique et troisième acteur clé de la recherche.

Dans cette dernière percée, les chercheurs ont réussi « à démontrer que chez un ensemble d'animaux avec une coupe partielle de la moelle épinière, la reconnexion des fibres s'établit en effet progressivement au moyen de l'implant inséré, une sorte d'éponge de nanotubes de carbone comprenant des fibres entrelacées. Les nerfs se reconnectent dans la zone où ils avaient été endommagés et, de plus, les animaux ont retrouvé leur fonctionnalité, surtout dans les pattes postérieures, les plus touchés par la lésion. Il a également été démontré que le matériau est biocompatible, en d'autres termes, aucune réaction immunitaire n'a été détectée, ", a déclaré Pedro Ramos.

À son avis, cette avancée significative constitue « un espoir pour l'avenir en termes de poursuite de la récupération des lésions médullaires de ce type, du nerf optique, ou même d'une sorte de blessure traumatique dans laquelle la connexion neuronale a été perdue et la mobilité d'un membre est affectée. » Il ajoute qu'il faudra un certain temps avant que leurs recherches trouvent une application clinique.

Un objectif à l'horizon

Comme l'a expliqué Ramos, la recherche a été menée « dans des conditions hautement contrôlées, comme toute étude de laboratoire, » et il faut progresser :« Il y a beaucoup d'aspects où il faut poursuivre le travail au niveau de la matière, les conditions dans lesquelles le matériau est implanté, les conditions dans lesquelles le matériau doit travailler, etc."

Par exemple, il est crucial d'explorer en profondeur les propriétés microstructurales et mécaniques du matériau, ou les propriétés qui facilitent la connexion neuronale, évitant ainsi d'éventuels effets secondaires voire le rejet du matériau lui-même (rigidité, élasticité, spongieux, compacité, taille des pores qui restent entre les fibres, etc.). Il est également essentiel de faire progresser les méthodes de production afin qu'elles soient aussi stables et reproductibles que possible, et de sorte que les composants, tels que les facteurs de croissance ou d'autres substances qui facilitent la communication neuronale, peut être inséré dans sa structure.

Par ailleurs, il est nécessaire d'étudier les conditions qui permettraient l'implantation clinique des matériaux :« Il est important de voir comment et quand il faut les implanter. Dans l'étude, nous avons inséré l'implant lors d'une phase de lésion aiguë, nous n'avons donc pas eu à lutter contre l'existence d'une cicatrice gliale, etc." De plus, "il faudrait voir si ces résultats sont confirmés dans d'autres modèles animaux avec moins de plasticité neuronale."

L'un des principaux aspects de ce processus de reconnexion est « de savoir si les mêmes connexions existant avant la lésion sont restaurées ou si une plasticité neuronale a lieu, en d'autres termes, si de nouvelles connexions qui n'existaient pas auparavant sont établies et que le système nerveux cherche un autre moyen de se reconnecter pour s'adapter à la nouvelle situation. en termes d'imagerie, "nous progressons dans le développement de techniques d'imagerie fonctionnelle qui nous permettent de voir les connexions entre le cerveau et le système nerveux périphérique d'un point de vue fonctionnel, " il a dit.

Le chercheur du CIC biomaGUNE précise que « on est loin de pouvoir le transférer à l'homme. Il présente toutes les caractéristiques d'être transférable, il a été démontré que cela fonctionnait, être efficace et ne pas entraîner d'effets indésirables dans les modèles animaux. Il reste du travail à faire pour atteindre l'objectif, mais nous allons dans la bonne direction."