Une femme battue. Un guerrier blessé. Un joueur de football. Tous issus d’univers complètement différents. Pourtant, tous sont liés par une chose : une lésion cérébrale traumatique.
Aux États-Unis, les lésions cérébrales traumatiques touchent environ 1,7 million de personnes, la plupart des blessures survenant chez les adolescents de 15 à 19 ans et les adultes de 65 ans et plus. En 2020, plus de 64 000 décès liés à un TBI ont été signalés aux États-Unis.
Partout dans le monde, des centaines de chercheurs ont consacré leur carrière à étudier et à tester des méthodes pour améliorer les options de traitement pour les survivants de TCC. Michael Detamore, Ph.D., chercheur en génie biomédical à l’Université de l’Oklahoma, a récemment reçu 640 000 $ du National Institute of Neurological Disorders and Stroke des National Institutes of Health pour son projet intitulé « Intervention chirurgicale en une seule étape pour le traitement des traumatisme crânien grave. »
Les patients qui souffrent d’un traumatisme crânien grave doivent subir deux interventions chirurgicales : une pour retirer une partie du crâne afin de permettre au cerveau de gonfler et une autre intervention chirurgicale pour remplacer l’os manquant après la disparition de l’enflure cérébrale.
Detamore et son équipe ont peut-être trouvé un moyen de réduire le nombre de chirurgies à une seule. C’est un gros problème.
Utilisation de matériaux hydrogels
Lorsqu’une personne subit une lésion cérébrale grave, une partie du crâne doit être enlevée pour permettre au cerveau de gonfler. Une deuxième intervention chirurgicale est alors nécessaire pour remplacer la pièce manquante du crâne.
Lorsqu’un médecin pratique une hémicraniectomie en enlevant la partie supérieure du crâne, il doit y avoir une deuxième intervention chirurgicale. Lors d’une seconde intervention, ils peuvent soit remettre une plaque imprimée ou métallique, soit l’os d’origine s’il a été conservé. Mais il y a toujours une deuxième opération pour combler ce vide. »
Michael Detamore, Ph.D., chercheur en génie biomédical, Université de l’Oklahoma
Les séquelles d’une lésion cérébrale traumatique – perte de mémoire, étourdissements, dépression – peuvent apparaître des semaines ou des mois jusqu’à ce que l’os manquant soit remplacé lors d’une deuxième intervention chirurgicale. Detamore pense que les patients peuvent être traités par une procédure chirurgicale en une seule étape utilisant des matériaux hydrogel.
« La clé de notre approche est une nouvelle classe de matériaux hydrogel, où les matériaux naturels, y compris la matrice osseuse déminéralisée, le cartilage dévitalisé ou le tendon dévitalisé sont eux-mêmes les agents de réticulation de l’hydrogel », a déclaré Detamore. « Notre matériau consiste en une solution précurseur pâteuse de particules tissulaires et d’acide hyaluronique qui se comporte comme une pâte qu’un chirurgien peut facilement sculpter dans la zone ouverte du défaut crânien. Le matériau reste flexible afin que le cerveau puisse gonfler, puis être remplacé par régénérant l’os, éliminant le besoin d’une deuxième intervention chirurgicale.
« L’hydrogel commence sous forme de pâte, comme le dentifrice ou le beurre de cacahuète, que le chirurgien peut étaler et contourner dans les défauts du cerveau. Lorsqu’une lumière brille sur la pâte, elle se fixe. Ce n’est pas solide comme le bois, c’est comme Jell-0. C’est souple, mais c’est solide. »
Detamore reconnaît que des centaines de chercheurs étudient le TBI à travers différentes lentilles telles que psychologique et pharmacologique.
La recherche de l’OU est cependant sans précédent, dit-il. « Notre équipe est la première à utiliser la médecine régénérative comme outil pour aider à traiter les lésions cérébrales traumatiques. »
Combler les lacunes
L’intérêt de Detamore pour le domaine a commencé il y a environ 15 ans lorsqu’il a siégé à un comité de thèse de maîtrise où le travail d’un étudiant s’est concentré sur les biomatériaux pâteux.
« Je me souviens avoir pensé que la recherche de l’étudiant serait parfaite pour la régénération osseuse – et cela sonnait comme si je plaisantais, mais j’étais très sérieux et j’ai suivi », a-t-il déclaré. Cet effort a conduit à une subvention du NIH avec Cory Berkland, Ph.D., de l’Université du Kansas, en tant que chercheur principal.
Flash forward jusqu’à nos jours et Detamore est l’un des principaux chercheurs de ce projet actuel des NIH. Berkland, le Dr Brian Andrews, un chirurgien spécialisé dans la chirurgie de la tête et du cou aux hôpitaux et cliniques de l’Université de l’Iowa, et le neuroscientifique et l’autre chercheur principal Randolph Nudo, Ph.D., Kansas University Medical Center, sont également impliqués dans le initiative.
La prise en charge chirurgicale actuelle du TBI n’a pas beaucoup changé depuis que la blessure a été identifiée pour la première fois en 1908. « Cela signifie que contrairement à presque toutes les autres conditions médicales, il y a eu peu ou pas de progrès pour traiter le TBI, qui est un problème débilitant et répandu dans notre société. De plus, il existe peu d’options non chirurgicales telles que la pharmacothérapie systémique pour traiter le TBI « , a déclaré Andrews.
Andrews veut que leur travail comble les lacunes.
Travailler en partenariat
Aujourd’hui, l’équipe de recherche compte huit personnes clés. Detamore explique le processus comme suit : « OU fait plus de travail sur le côté matériel et le groupe de l’Université du Kansas fait plus de travail avec le modèle de lésion cérébrale traumatique. Aucune université ne pourrait faire ce projet par elle-même. C’est la combinaison synergique qui rend ce projet possible et c’est aussi ce qui rend ce créneau unique possible. Nous sommes les seuls au monde à le faire en raison des différents types de personnes qui se réunissent.
En 2016, Detamore a été embauché pour diriger la nouvelle Stephenson School of Biomedical Engineering du Gallogly College of Engineering de l’OU. Lui et Jakob Townsend, Ph.D., alors étudiant, ont continué à faire avancer le projet de recherche TBI. Townsend a depuis obtenu son diplôme de l’OU et continue de contribuer au projet en soulignant que le TBI affecte plus que le personnel militaire et les athlètes. Cela affecte les enfants.
« Nous avons besoin de quelque chose qui puisse être implanté dans un enfant et grandir avec l’enfant au fil du temps », a-t-il déclaré. « Les matériaux hydrogels peuvent accomplir cela. Lorsque nous discutons avec des chirurgiens, nous continuons à en apprendre davantage sur les domaines dans lesquels les hydrogels peuvent avoir un impact et aider les patients. Chaque membre de l’équipe attend avec impatience de voir jusqu’où ce projet peut aller. »
Alors, quelle est la prochaine étape ? Detamore pense que les réponses sont dans un modèle de rat. « Les rats ne sont évidemment pas identiques aux humains, et un neuroscientifique qualifié soulignerait qu’il existe des limites aux rats en tant que modèle », a-t-il déclaré. « Nous reconnaissons ces limites, cependant, une première étape responsable pour commencer l’enquête commence ici. »
