Une nouvelle intervention sans médicament et peu invasive cible la cause profonde de la perte progressive de la fonction neuronale dans l'atrophie des muscles spinaux (SMA), une maladie neuromusculaire héréditaire. Une intervention, qui implique une stimulation électrique des nerfs spinaux sensoriels, peut progressivement se réveiller fonctionnellement des motoneurones silencieux dans la moelle épinière et améliorer la force musculaire des jambes et marcher chez des adultes atteints de SMA. Les résultats ont été signalés par des chercheurs de l'École de médecine de l'Université de Pittsburgh Médecine de la nature aujourd'hui.
Les premiers résultats d'un essai clinique pilote chez trois volontaires humains atteints de SMA montrent qu'un mois de séances de neurostimulation régulières a amélioré la fonction motoneurone, réduit la fatigue et amélioré la force et marcher chez tous les participants, quelle que soit la gravité de leurs symptômes. L'étude est d'abord montrée qu'une neurotechnologie peut être conçue pour inverser la dégénérescence des circuits neuronaux et la fonction des cellules de sauvetage dans une maladie neurodégénérative humaine.
Pour contrer la neurodégénérescence, nous avons besoin de deux choses – arrêter la mort des neurones et restaurer la fonction des neurones survivants. Dans cette étude, nous avons proposé une approche pour traiter la cause profonde du dysfonctionnement neuronal, complétant les traitements neuroprotecteurs existants avec une nouvelle approche qui inverse le dysfonctionnement des cellules nerveuses. «
Marco Capogrosso, Ph.D., auteur de co-correspondant, Professeur adjoint de neurochirurgie à Pitt
Le SMA est une maladie neurodégénérative génétique qui se manifeste dans la mort progressive et le déclin fonctionnel des motoneurones – les cellules nerveuses qui contrôlent le mouvement en transmettant des signaux du cerveau et de la moelle épinière aux muscles. Au fil du temps, la perte de motoneurones provoque une faiblesse musculaire progressive et conduit à une variété de déficits motrices, y compris pour les participants à cet essai, la difficulté de marcher, de monter les escaliers et de se tenir debout des chaises.
Bien qu'il n'y ait pas de remède pour SMA, plusieurs traitements neuroprotecteurs prometteurs sont devenus disponibles au cours de la dernière décennie. Il s'agit notamment des thérapies et des médicaments de remplacement des gènes, qui stimulent tous deux la production de protéines soutenue par les motoneurones qui empêchent la mort neuronale et qui ralentissent – mais ne s'inversent pas – la progression de la maladie.
Des études montrent que les déficits de mouvement dans la SMA émergent avant la mort généralisée du motoneurone, ce qui suggère que le dysfonctionnement sous-jacent dans les circuits du nerf vertébral peut contribuer à l'apparition de la maladie et au développement des symptômes. Selon des recherches antérieures sur les modèles animaux de SMA par le co-auteur de l'étude George Mentis, Ph.D., à l'Université de Columbia, les motoneurones survivants reçoivent moins d'entrées de stimulation des nerfs sensoriels – des fibres qui renvoient les informations de la peau et des muscles au centre système nerveux. La compensation de ce déficit dans la rétroaction neuronale pourrait donc améliorer la communication entre le système nerveux et les muscles, aider le mouvement musculaire et lutter contre le gaspillage des muscles.
Les chercheurs de PITT ont émis l'hypothèse qu'une thérapie ciblée de stimulation électrique péridurale pourrait être utilisée pour sauver la fonction des cellules nerveuses perdues en amplifiant les entrées sensorielles aux motoneurones et en engageant les circuits neuronaux dégénérés. Ces changements cellulaires pourraient, à leur tour, se traduire par des améliorations fonctionnelles de la capacité de mouvement.
L'étude PITT a été menée dans le cadre d'un essai clinique pilote qui a inscrit trois adultes avec des formes plus douces de SMA (type 3 ou 4 SMA). Au cours d'une période d'étude de 29 jours, les participants ont été implantés avec deux électrodes de stimulation de la moelle épinière (SCS) qui ont été placées dans la région du bas du dos de chaque côté de la moelle épinière, dirigeant la stimulation exclusivement aux racines nerveuses sensorielles. Les séances de test ont duré quatre heures chacune et ont été effectuées cinq fois par semaine pour un total de 19 séances, jusqu'à l'explication du dispositif de stimulation.
Après avoir confirmé que la stimulation fonctionnait comme des motoneurones vertébrales prévus et engagés, les chercheurs ont effectué une batterie de tests pour mesurer la force musculaire et la fatigue, les changements de démarche, l'amplitude des mouvements et la distance de marche, ainsi que la fonction du motoneuron.
« Parce que la SMA est une maladie progressive, les patients ne s'attendent pas à s'améliorer au fil du temps. Mais ce n'est pas ce que nous avons vu dans notre étude. Au cours des quatre semaines de traitement, nos participants à l'étude se sont améliorés dans plusieurs résultats cliniques avec des améliorations des activités de la vie quotidienne. et réhabilitation à Pitt.
Tous les participants ont augmenté leur score de test de marche de 6 minutes – une mesure de l'endurance musculaire et de la fatigue – d'au moins 20 mètres, par rapport à une amélioration moyenne de 1,4 mètre sur trois mois de régime d'exercice comparable sans aide par SCS et une augmentation médiane de 20 mètres Après 15 mois de thérapie pharmacologique neuroprotectrice spécifique au SMA.
Ces gains fonctionnels ont été reflétés par une fonction neuronale améliorée, y compris une augmentation de la capacité des motoneurones à générer des impulsions électriques et à les transmettre aux muscles.
« Nos résultats suggèrent que cette approche de neurostimulation pourrait être largement appliquée pour traiter d'autres maladies neurodégénératives au-delà de la SMA, comme la SLA ou la maladie de Huntington, tant que les cibles cellulaires appropriées sont identifiées au cours des recherches futures », a déclaré l'auteur de co-correspondant Robert Friedlandher , MD, président de la neurochirurgie à Pitt et codirecteur du UPMC Neurological Institute. « Nous espérons continuer à travailler avec les patients SMA et lancer un autre essai clinique pour tester l'efficacité et l'innocuité à long terme de la stimulation électrique de la moelle épinière. »
Genis Prat-Ortega, Ph.D., Scott Ensel, BS, et Serena Donadio, BS, tous de Pitt, sont des co-premier auteurs de l'étude. Les autres auteurs de l'étude sont Amy Boos, MS, Jacqueline Ho, MD, Sarah Frazier-Kim, Daryl Fields, MD, Ph.D., Lee Fisher, Ph.D., Paula Clemens, MD et Peter Gerszten, MD, tout Pitt; Luigi Borda, BS, Prakarsh Yadav, BS, Nikhil Verma, BS, et Douglas Weber, Ph.D., tous de l'Université Carnegie Mellon; Tina Duong, Ph.D., de l'Université de Stanford; Jacqueline Montes, PT, Ed.D., et George Mentis, Ph.D., de Columbia University; Steven Weinstein, Mikael Eliasson, de Genentech Roche; et Karen S. Chen, de la Fondation de l'atrophie musculaire spinale.
Cette recherche a été soutenue par une subvention de recherche exploratoire de F. Hoffmann – La Roche. Genentech, Inc. (membre du groupe Roche) et de l'Université de Pittsburgh détiennent des droits sur l'IP liés à cette étude. Marco Capogrosso, Genis Prat-Ortega et Mikael Eliasson détiennent des demandes de brevet liées à ce travail.
