Les implants cérébraux tiennent une immense promesse de restaurer la fonction chez les patients atteints de paralysie, d'épilepsie et d'autres troubles neurologiques.
Mais une équipe de chercheurs de la Case Western Reserve University a découvert que les bactéries peuvent envahir le cerveau après l'implantation d'un dispositif médical, contribuant à l'inflammation et réduisant l'efficacité à long terme du dispositif.
La recherche révolutionnaire, récemment publiée dans Communications de la naturepourrait améliorer le succès à long terme des implants cérébraux maintenant qu'une cible a été identifiée pour s'adresser.
Comprendre le rôle des bactéries dans la performance des implants et la santé du cerveau pourrait révolutionner la façon dont ces appareils sont conçus et maintenus. «
Jeff Capadona, vice-prévôt de l'innovation de Case Western Reserve, professeur de génie biomédical et scientifique en carrière de recherche principal au Louis Stokes Cleveland VA Medical Center
Le laboratoire de Capadona a mené l'étude, qui a examiné la présence d'ADN bactérien dans le cerveau des modèles de souris implantés avec des microélectrodes.
À leur grande surprise, les chercheurs ont trouvé des bactéries liées à l'intestin à l'intérieur du cerveau. La découverte suggère qu'une violation de ce qui est connu sous le nom de «barrière hémato-encéphalique», causée par l'implantation de l'appareil, pourrait permettre aux microbes d'entrer.
« Il s'agit d'une constatation de paradigme », a déclaré George Hoeferlin, l'auteur principal de l'étude, qui était étudiant diplômé en génie biomédical à Case Western Reserve dans le laboratoire de Capadona. « Pendant des décennies, le domaine s'est concentré sur la réponse immunitaire du corps à ces implants, mais nos recherches montrent désormais que les bactéries provenant de l'intestin jouent également un rôle dans l'inflammation entourant ces appareils. »
Dans l'étude, les modèles de souris traités avec des antibiotiques ont réduit la contamination bactérienne et les performances des dispositifs implantés se sont améliorés – même si l'utilisation prolongée d'antibiotiques s'est avérée préjudiciable.
Les implications de la découverte vont au-delà de la défaillance de l'appareil. Certaines des bactéries trouvées dans le cerveau ont été liées à des maladies neurologiques, notamment Alzheimer, Parkinson et AVC.
« Si nous n'identifions pas ou n'abandons pas cette conséquence de l'implantation, nous pourrions causer plus de mal que nous ne réparons », a déclaré Capadona. « Cette constatation met en évidence le besoin urgent de développer une stratégie permanente pour empêcher l'invasion bactérienne des appareils implantés, plutôt que de simplement gérer l'inflammation après coup. Plus nous en comprenons sur ce processus, mieux nous pouvons concevoir des implants qui fonctionnent en toute sécurité. »
Capadona a déclaré que son laboratoire étend désormais la recherche pour examiner les bactéries dans d'autres types d'implants cérébraux, tels que les shunts ventriculaires utilisés pour traiter l'hydrocéphalie, une accumulation anormale de liquide dans le cerveau.
L'équipe a également examiné la matière fécale d'un sujet humain implanté avec un dispositif cérébral et a trouvé des résultats similaires.
« Cette constatation souligne l'importance de comprendre comment l'invasion bactérienne n'est peut-être pas seulement un phénomène de laboratoire, mais un problème cliniquement pertinent », a déclaré Bolu Ajiboye, le professeur Robert et Brenda Aiken en génie biomédical à la Case School of Engineering and School of Medicine and Scientist au Cleveland VA Medical Center. « Grâce à notre solide pipeline de translation entre CWRU et la VA, nous étudions maintenant comment cette découverte peut contribuer directement à des stratégies d'implant neuronal plus sûres et plus efficaces pour les patients. »
La recherche a été soutenue par le Centre de technologie Advanced Platform Technology Center, National Institutes of Health, Department of Veterans Affairs, National Institutes of Health et The Donnell Institute.
