Toutes les 40 secondes, aux États-Unis, une personne est victime d’un accident vasculaire cérébral. Pour les survivants du type d’accident vasculaire cérébral le plus courant, appelé accident vasculaire cérébral ischémique, seulement 5 % environ se rétablissent complètement. La plupart des autres souffrent de problèmes à long terme, notamment de faiblesse, de douleurs chroniques ou d’épilepsie.
Aujourd'hui, des scientifiques des instituts Gladstone et de la société de médecine régénérative SanBio ont montré qu'une thérapie cellulaire dérivée de cellules souches peut restaurer les schémas normaux d'activité cérébrale après un accident vasculaire cérébral. Alors que la plupart des traitements contre l'AVC doivent être administrés dans les heures qui suivent immédiatement un accident vasculaire cérébral pour produire un bénéfice, la thérapie cellulaire s'est avérée efficace chez le rat, même lorsqu'elle était administrée un mois plus tard.
« Il n'existe actuellement aucun traitement pouvant être administré des semaines ou des mois après un accident vasculaire cérébral pour prévenir les symptômes à long terme, c'est donc incroyablement excitant », déclare Jeanne Paz, PhD, chercheuse chez Gladstone, qui a dirigé la nouvelle étude publiée dans Thérapie moléculaire. « Nos résultats suggèrent qu'il n'est pas trop tard pour intervenir et faire une différence. »
Les cellules souches modifiées utilisées dans l’étude sont en développement clinique depuis plus d’une décennie pour traiter les accidents vasculaires cérébraux et les traumatismes crâniens. Des essais cliniques avaient déjà indiqué que, chez certains patients, les cellules souches pourraient aider les personnes à reprendre le contrôle de leurs bras et de leurs jambes. Cependant, les scientifiques ne savaient pas exactement quels changements dans le cerveau contribuaient à ces améliorations des symptômes.
La nouvelle étude est la première à détailler les effets des cellules souches sur l'activité cérébrale. Ces travaux pourraient conduire à des améliorations de la thérapie par cellules souches et contribuer au développement d’autres traitements ayant des impacts similaires sur le cerveau.
Cibler l’hyperexcitabilité cérébrale
Un accident vasculaire cérébral ischémique se produit lorsque le flux sanguin vers une partie du cerveau est bloqué, généralement en raison d'un caillot sanguin ou d'un rétrécissement des vaisseaux sanguins. Cela prive les cellules cérébrales d’oxygène et de nutriments, entraînant la mort de certaines cellules et la modification d’autres activités.
Paz étudie depuis longtemps les modifications cérébrales résultant d’un accident vasculaire cérébral et entraînant des problèmes à long terme tels que l’épilepsie. Elle et d’autres ont découvert que les cellules des régions cérébrales endommagées peuvent devenir trop actives ou hyperexcitables, envoyant des signaux trop forts ou trop fréquents à d’autres régions du cerveau.
« Cette hyperexcitabilité a été associée à des problèmes de mouvement et à des convulsions, mais aucun traitement n'a été développé pour l'inverser efficacement », explique Paz, qui est également professeur agrégé au département de neurologie de l'UC San Francisco et membre de l'International Post- Stroke Epilepsy Consortium, qui vise à accélérer les découvertes pour prévenir le développement de l’épilepsie après un accident vasculaire cérébral.
Des effets saisissants
Dans la nouvelle étude, Paz et ses collaborateurs ont testé une thérapie par cellules souches en cours de développement par SanBio. Un mois après l'accident vasculaire cérébral des rats, les scientifiques ont injecté les cellules souches humaines modifiées dans le cerveau des animaux, à proximité du site de la blessure. Au cours des semaines suivantes, ils ont mesuré l’activité électrique du cerveau et analysé des cellules et des molécules individuelles.
Ils ont découvert que le traitement inversait l’hyperexcitabilité cérébrale chez les rats victimes d’un accident vasculaire cérébral, rétablissant ainsi l’équilibre des réseaux neuronaux. En outre, un certain nombre de protéines et de cellules importantes pour le fonctionnement et la réparation du cerveau ont été augmentées.
Bien que moins d'un pour cent des cellules humaines soient restées dans le cerveau des rats une semaine après la greffe, les effets des greffes ont été durables.
Il semble que ces cellules relancent essentiellement les processus de réparation du cerveau. Cela pourrait ouvrir une nouvelle fenêtre d’opportunité pour le cerveau de récupérer, même dans la phase chronique après un accident vasculaire cérébral. »
Barbara Klein, PhD, scientifique principale chez SanBio et premier auteur de la nouvelle étude
Les scientifiques ont également analysé des échantillons de sang de rats avec et sans thérapie par cellules souches. Grâce à cela, ils ont identifié une combinaison spécifique de molécules dans le sang, dont beaucoup sont impliquées dans l’inflammation et la santé cérébrale, qui ont changé après un accident vasculaire cérébral mais ont été rétablies à la normale grâce à la thérapie.
« Ces effets étaient si frappants que nous avons répété les expériences encore et encore parce que nous n'y croyions pas vraiment », explique Paz. « C'est incroyable que l'on puisse injecter quelque chose de courte durée dans le cerveau et avoir des effets durables, non seulement sur l'hyperexcitabilité cérébrale, mais également sur le reste du corps. »
Façonner les futurs traitements
Les chercheurs affirment que la leçon la plus intéressante de cette nouvelle étude est que, même un mois après un accident vasculaire cérébral, les traitements ont le potentiel de restaurer une excitabilité normale du cerveau.
« Cela nous indique qu'il peut y avoir de l'espoir pour les patients atteints de lésions cérébrales chroniques qui, jusqu'à présent, n'avaient aucune option de traitement », déclare Agnieszka Ciesielska, PhD, chercheuse postdoctorale au laboratoire de Paz à Gladstone, qui est un autre premier auteur de l'étude.
Cependant, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour prouver que l’hyperexcitabilité diminuée induite par les cellules souches conduit finalement à une réduction des symptômes chez les patients. Si tel est le cas, des traitements supplémentaires pourraient être développés pour calmer les neurones hyperactifs.
L’équipe espère également mieux comprendre comment les cellules souches améliorent les fonctions cérébrales. S’ils parviennent à identifier quelques molécules qui jouent un rôle clé, ils pourront peut-être développer des médicaments à petites molécules qui imitent les effets des cellules souches.
Les cellules utilisées dans l'étude, connues sous le nom de cellules SB623, ont été développées par SanBio pour le traitement des déficits moteurs neurologiques chroniques secondaires à la fois à un accident vasculaire cérébral et à un traumatisme crânien. Le traitement a été récemment approuvé au Japon pour améliorer la paralysie motrice chronique suite à un traumatisme crânien. SanBio poursuit également l'expansion de ses indications et demande l'approbation de la Food and Drug Administration des États-Unis.
