À l'avenir, le traitement d'une commotion cérébrale pourrait être aussi simple que de refroidir le cerveau.
C'est selon les recherches menées par les ingénieurs de l'Université du Wisconsin-Madison, dont les résultats soutiennent l'approche de traitement au niveau cellulaire.
Il n'existe actuellement aucun traitement médical efficace pour les commotions cérébrales et d'autres types de lésions cérébrales traumatiques. Nous sommes très enthousiasmés par nos résultats, car ils pourraient potentiellement ouvrir la voie à des traitements que nous pouvons offrir aux patients. «
Christian Franck, UW-Madison professeur agrégé de génie mécanique qui a dirigé l'étude
Le processus est un peu plus difficile que d'appliquer simplement un sac de glace sur la tête.
Menant des expériences sur les cellules du cerveau dans un plat, Franck et son équipe ont découvert plusieurs paramètres clés qui ont déterminé l'efficacité du refroidissement thérapeutique pour atténuer les dommages aux cellules blessées.
« Nous avons constaté que, pour que ce traitement réussisse, il y a un point idéal », dit-il. « Vous ne pouvez pas trop refroidir; vous ne pouvez pas trop refroidir; et vous ne pouvez pas attendre trop longtemps après une blessure pour commencer le traitement. »
Et lorsque les chercheurs ont identifié ce point idéal, les résultats ont été frappants.
«J'ai été étonné de voir à quel point le refroidissement fonctionnait bien», explique Franck. « En fait, nous sommes revenus et avons répété les expériences plusieurs fois parce que je ne le croyais pas au début. »
Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue PLOS ONE.
La fréquence élevée des commotions cérébrales souligne le besoin urgent de traitements. Aux États-Unis, chaque année, environ 1,7 million de nouveaux cas de lésions cérébrales traumatiques sont évalués dans les salles d'urgence, et l'incidence des commotions cérébrales liées au sport pourrait approcher 3,8 millions par an.
Un impact traumatique sur le cerveau peut activer des voies biochimiques qui conduisent à la neurodégénérescence, à la détérioration progressive et à la perte de fonction dans les cellules du cerveau. La neurodégénérescence cause des problèmes de santé durables et potentiellement dévastateurs pour les patients.
« Ces voies sont comme retourner un mauvais interrupteur moléculaire dans votre cerveau », explique Franck.
Dans leurs expériences, les chercheurs ont examiné deux de ces voies biochimiques.
Tout d'abord, ils ont créé un réseau de neurones dans un plat et ont fourni un stimulus mécanique qui simule le type de blessure et de dommage cellulaire que les gens subissent avec une commotion cérébrale.
Ensuite, ils ont refroidi séparément les cellules blessées à quatre températures différentes. Ils ont constaté que 33 degrés Celsius (91,4 degrés Fahrenheit) offraient l'avantage le plus protecteur pour les cellules après 24 et 48 heures après la blessure. Notamment, un refroidissement à 31 degrés Celsius a eu un effet néfaste.
« Il y a donc une chose qui refroidit trop », explique Franck.
Le temps est également un facteur. Pour le meilleur résultat, l'équipe a déterminé que le refroidissement devait commencer dans les quatre heures suivant la blessure et se poursuivre pendant au moins six heures, bien que Franck affirme que le refroidissement, même pendant 30 minutes, présentait encore certains avantages.
Lorsqu'ils ont adhéré à ces paramètres, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient désactiver les voies biochimiques dommageables des cellules. En d'autres termes, les cellules sont restées saines et fonctionnent normalement – même si elles venaient de subir une blessure traumatique.
Après six heures de refroidissement, les chercheurs ont ramené les cellules cérébrales concassées à la température corporelle normale, curieux de savoir si le réchauffement entraînerait l'activation des voies biochimiques dommageables.
« La plus grande surprise a été que les commutateurs moléculaires sont restés éteints – de façon permanente – pendant toute la durée de l'expérience en laboratoire », explique Franck. « C'était énorme. »
Lui et ses étudiants ont comparé leurs résultats avec des études animales antérieures et des essais humains randomisés qui ont étudié le refroidissement comme traitement des lésions cérébrales traumatiques.
« Nous avons trouvé un très bon accord entre les études lorsque nous avons choisi ces paramètres spécifiques, c'est donc un signe très encourageant », explique Franck. « Mais ce n'est pas la fin de l'histoire. Nous pensons que cela mérite une enquête plus approfondie dans les études animales. »
Franck dit qu'il y a plus à apprendre avant de refroidir le cerveau pourrait être un traitement pratique pour les patients dans une clinique. Par exemple, ce n'est pas aussi facile que de simplement abaisser la température de tout le corps d'une personne, ce qui pèse sur le cœur et peut avoir un fort effet négatif sur le système immunitaire.
Plutôt, isoler le refroidissement du cerveau est crucial. « Nous espérons que notre article suscitera une motivation et un intérêt renouvelés pour résoudre les défis techniques liés à la fourniture de ce type de traitement aux patients à l'avenir », a déclaré Franck. « Pendant longtemps, la littérature scientifique n'a pas été concluante quant à la réussite de ce traitement. Ce que nous avons montré dans notre étude, c'est que oui, en ce qui concerne la biologie cellulaire, c'est efficace. Et maintenant, cela vaut vraiment la peine réfléchir à la façon dont nous pourrions mettre cela en pratique. «
Des chercheurs de l'Université Brown ont collaboré à cette recherche par le biais du programme de recherche interdisciplinaire PANTHER parrainé par le Bureau américain de la recherche navale à UW-Madison pour étudier les lésions cérébrales traumatiques. Franck est professeur associé au Grainger Institute for Engineering et directeur de PANTHER.
La source:
L'universite de Wisconsin-Madison
Référence de la revue:
Scimone, M.T., et al. (2020) L'application d'une légère hypothermie atténue avec succès les lésions neurales dans un modèle 3D in vitro de lésions cérébrales traumatiques. PLOS ONE. doi.org/10.1371/journal.pone.0229520.
