Voici une technologie révolutionnaire ! De petits implants construits sur mesure grâce à l’impression 3D permettent aux nerfs aux formes les plus complexes de repousser après une lésion… et ont permis à des rats de laboratoire paraplégiques de recommencer à marcher !

Mise au point par des ingénieurs et neurobiologistes américains (universités du Minnesota, du Maryland, Princeton, John Hopkins et Virginia Tech), cette technique fait appel au scanner 3D, à l’imprimante 3D et à la biologie moléculaire.

Les scientifiques ont eu l’idée de construire des implants qui sont autant de “tuteurs” à l’intérieur desquels les nerfs sectionnés peuvent repousser, grâce à des molécules présentes sur leurs parois qui agissent comme des traces biochimiques stimulant la croissance des neurones. Leur expérience est détaillée dans la revue Advanced Functional Materials.

Des tuteurs taillés sur mesure et imprimés en 3D pour guider la croissance des nerfs

Pour faire en sorte que le nerf reprenne sa structure naturelle, le tuteur est taillé sur mesure : d’abord un scanner 3D relève la forme qu’il occupe chez un animal, et ensuite une imprimante 3D reproduit cette forme.

 

Le matériau choisi pour ces implants est le silicone, agrémenté de molécules qui stimulent biochimiquement la croissance des nerfs. Il est extrudé par une imprimante 3D spécialement conçue (voir vidéo ci-dessous), afin de former un moule du nerf scanné, présentant des rainures qui aident également à la croissance du nerf. Ensuite, il est greffé chez l’animal à l’extrémité des nerfs sectionnés.

 

En dix à douze semaines, les rats recommençaient à marcher

Chez les rats utilisés pour tester l’efficacité de la technique, les chercheurs avaient sectionné le nerf sciatique (dans la hanche), ce qui leur empêchait de marcher. Dix à douze semaines après avoir reçu l’implant, ils ont commencé à récupérer cette capacité !

C’est la première fois qu’un nerf aussi complexe est reconstruit chez un animal. Le sciatique est en effet nerf “mixte” : il véhicule aussi bien des informations sensorielles (des membres vers le cerveau), que motrices (du cerveau vers les membres). Et pour compliquer encore les choses, il a une forme “bifurquée” que les neurones n’arrivent pas à reconstruire en temps normal.

Si elle était appliquée avec succès à l’homme, cette technique pourrait bénéficier à des millions de personnes touchées par une lésion des nerfs, que ce soit à cause d’accidents ou de maladies.

—Fiorenza Gracci

 

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• Paraplégiques – Des électrodes font des miracles – S&V n°1126 – 2011. L’autre technique pour faire remarcher les paraplégiques consiste à leur implanter des électrodes dans les vertèbres lombaires. Un jeune américain fait d’énormes progrès ainsi.

• Les nouveaux miracles de la médecine – S&V n°1056 – 2005. Comment le chirurgien portugais Carlos Lima a entrepris les premières autogreffes de tissu nasal pour essayer de faire remarcher des paraplégiques.

• Des nerfs coupés ont repoussé — S&V n°894 – 1992. Neurobiologistes et neurochirurgiens commencent à saisir quelles molécules biologiques stimulent la croissance des nerfs… ou l’inhibent.

 

Les images ne sont pas faciles à interpréter, mais s’avèrent impressionnantes et passionnantes lorsque l’on arrive à les lire : la sonde européenne Rosetta, en orbite autour de la comète Churyumov-Gerasimenko depuis un an, a mis progressivement en évidence la façon dont l’activité de la comète transforme sa surface…
Depuis l’été 2014, en effet, la comète, en s’approchant progressivement du Soleil, s’échauffe sous son rayonnement, et les glaces qui la constituent en partie se vaporisent et sont éjectées via de spectaculaires jets, qui peuvent expulser parfois des blocs de plusieurs dizaines de mètres dans l’espace ! Les images qui illustrent ce billet ont été prises entre mai et juillet 2015, bien avant le passage au plus près du Soleil de la comète, qui est intervenu le 13 août 2015. L’activité de la comète étant maximale en août et septembre, on peut s’attendre, dans les mois qui viennent, à découvrir des images comparatives bien plus spectaculaires encore… Mais Rosetta, pour ne pas, justement, être endommagée par la glace et la poussière éjectées par Churyumov-Gerasimenko, croise actuellement à grande distance du petit astre, et ses caméras sont bien sûr moins performantes. La sonde européenne s’approchera de nouveau de la surface de la comète pour la voir à très haute résolution cet hiver…

Serge Brunier

Si les européens mangeaient plus de poisson, ils seraient moins déprimés ! Le risque de développer une dépression chute en effet de 17 % chez les personnes consommant le plus de poisson, et encore plus chez le sexe masculin : -20 %.

C’est la première fois qu’un lien solide est établi entre un aliment et la dépression, malgré les nombreuses études réalisées à ce sujet. Pour arriver à cette conclusion, des épidémiologistes chinois ont regroupé 26 études ayant analysé, par le monde, la corrélation entre consommation de poisson et dépression, et en ont tiré une synthèse, publiée dans le Journal of Epidemiology & Community Health.

Le poisson procure une protection considérable contre la dépression

Résultat : il y avait 17 % de moins de cas de dépression majeure chez les personnes consommant le plus de poisson, comparé aux personnes en consommant le moins (les quantités variaient d’une étude à l’autre). Un effet bénéfique considérable, qui devra cependant être étayé par des études supplémentaires.

Pour quelles raisons ? Premièrement, cette étude se limite à révéler une corrélation entre le poisson et la protection de la dépression, sans valider un mécanisme qui l’expliquerait. Deuxièmement, cette corrélation n’a été observée que dans la population européenne, et non dans les autres populations étudiées (nord- et sud-américaine, asiatique et océanienne). Seule une étude ciblée, où une population est suivie sur le long terme et sa consommation de poisson constamment surveillée, permettra d’éclairer ces questions en suspens.

Les oméga 3 seraient la clé de l’effet constaté

Reste que, comme les auteurs de l’étude le disent eux-mêmes, il existe de bonne raisons de croire à l’intérêt de manger du poisson pour conserver une bonne santé mentale. Il contient en effet des acides gras essentiels appelés “oméga 3“, qui sont connus pour être bénéfiques pour les membranes cellulaires, en particulier celles des neurones.

L’hypothèse est que les oméga 3 augmenteraient la communication entre certains neurones du cerveau, en modifiant la quantité des neuromédiateurs (sérotonine et dopamine) produits à leurs extrémités et libérés dans les synapses. Chez la souris, il est également démontré qu’un régime pauvre en oméga 3 durant la grossesse favorise des comportements dépressifs chez le souriceau une fois que celui-ci devient adulte.

De plus, la chair de poisson est riche en protéines, vitamines et minéraux qui pourraient, eux aussi, être bénéfiques pour le cerveau au point de prévenir la dépression.

Touchant actuellement 350 millions de personnes par le monde, d’après les projections cette pathologie pourrait devenir la deuxième cause globale de maladie d’ici à 2020.

—Fiorenza Gracci

 

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• Dépression, schizophrénie… Et si la solution était l’aspirine ? — S&V n°1162, 2014. Certaines maladies neurologiques cachent une inflammation dans le cerveau… Pourquoi ne pas les traiter par de simples anti-inflammatoires ?

• Dépression, une maladie qui dérange — S&V n°1047, 2004. Avec son nombre impressionnant de malades, sa multitude de symptômes et ses causes toujours inexpliquées, la dépression est décidément une maladie très particulière. A laquelle la médecine commence à peine à donner des réponses efficaces.

Nous vous proposons de découvrir dans ce document sonore l’article « Implants neurovisuels – Vers les nouveaux cyborgs », un article d’Aude Rambaud, paru dans Science & Vie n°1175 (Août 2015).

NOUVEAU : Vous pouvez désormais retrouver les articles de Science & Vie « A voix haute » – Science & Vie en podcast sur iTunes, téléchargeable pour iPhone, iPad, iPod Touch ou tout autre périphérique compatible avec les podcasts.

Retrouvez l’intégralité de cet article dans les Grandes Archives de Science&Vie.

La sonde New Horizons continue à transmettre progressivement à la Terre les images qu’elle a prise durant sa traversée, à près de 50 000 km/h, du système de Pluton, le 14 juillet dernier. Les nouvelles images transmises par la sonde semblent prises en rase-mottes, depuis un avion survolant la surface crépusculaire de la frontière symbolique du système solaire.

Elles révèlent un paysage résolument polaire, montagnes de glace hautes de 3500 mètres, glaciers érodant les paysages et effaçant les anciens cratères d’impacts, brouillard glacial flottant entre les vallées plongées dans un crépuscule éternel. New Horizons va continuer à distiller ses images au compte-gouttes dans les mois qui viennent, le faible débit de ses transmissions et sa distance énorme à la Terre nous obligeant à patienter.

New Horizons se trouve aujourd’hui à 4.95 milliards de kilomètres de la Terre, et file vers sa prochaine cible, l’astéroïde glacé 2014 MU69, que la sonde américaine croisera en janvier 2019.

Serge Brunier

Si elle est confirmée, c’est une première mondiale qui offre aux hommes infertiles un espoir de plus d’avoir des enfants un jour grâce à la médecine procréative. Pour la première fois, des spermatozoïdes humains complets auraient été obtenus en cultivant in vitro des cellules prélevées dans les testicules d’hommes incapables d’en produire naturellement.

Chez les hommes sains, ces cellules souches, appelées spermatogonies, produisent les gamètes masculins au bout d’un processus de différenciation qui prend 72 jours. Un processus, appelé spermatogénèse, que les biologistes tentent depuis une quinzaine d’années de reproduire en laboratoire.

Mais jusqu’ici, plutôt que des spermatozoïdes complets, ils n’avaient  réussi à obtenir que des gamètes de forme anormale, sans tête ou sans flagelle (la “queue” qui leur permet de nager jusqu’à l’ovule).

Une technique secrète de thérapie cellulaire a permis d’obtenir des spermatozoïdes complets

C’est à présent réussi ! En tous cas, c’est ce qu’a annoncé ce matin la start-up Kallistem, issue de l’institut de génomique fonctionnelle de Lyon. A l’origine de cet exploit biologique, les chercheurs Philippe Durand (directeur de Kallistem) et Marie-Hélène Perrard (CNRS et Kallistem), en collaboration avec l’ingénieur des matériaux polymères Laurent David (professeur à l’université Claude Bernard).

Comment y sont-ils parvenus ? Seules sont disponibles les informations livrées par l’entreprise, car aucune étude scientifique détaillant ces résultats n’a encore été publiée. Kallistem a mis au point un dispositif de thérapie cellulaire baptisé Artistem, protégé par un brevet depuis la fin juin.

Dans le bioréacteur, la spermatogénèse est reproduite comme dans le corps humain

Il s’agit d’un “bioréacteur”, un tube en polymère flexible d’un centimètre de diamètre environ, rempli d’un hydrogel à base d’eau et de chitosane — une substance obtenue à partir de la chitine, qui compose l’exosquelette des crustacés.

Dans ce bioréacteur, les biologistes insèrent des tissus prélevés dans les testicules, appelés tubes séminifères : c’est là que les spermatogonies se développent en spermatozoïdes. Pour reproduire ce processus naturel, on veille à ce que l’architecture des tubes séminifères, serrés les uns contre les autres, soit maintenue comme dans le corps humain.

Après 72 jours d’incubation à 33 °C et dans un milieu de culture approprié, à un pH de 7,2 à 7,4, la spermatogénèse est complète et des spermatozoïdes se sont formés.

De nombreux tests sont encore nécessaires

Mais attention : avant de crier victoire, il faudra prouver que les spermatozoïdes ainsi cultivés sont bien fonctionnels —qu’ils parviennent à féconder un ovule— et qu’ils permettent de générer des embryons et des bébés en bonne santé.

Des tests vont donc démarrer, d’abord sur les rongeurs, ensuite sur des gamètes humains, pour vérifier ces deux points cruciaux. Ensuite, l’entreprise entamera la recherche clinique par des essais avec des hommes souffrant d’infertilité.

La spermatogénèse in vitro serait une solution pour des cas d’infertilité jusqu’ici sans issue médicale

Si cette technique passe les tests, la spermatogénèse in vitro offrira une solution à tous les hommes incapables de concevoir par voie naturelle, mais qui possèdent des spermatogonies. Ils sont 120 000 de par le monde à être touchés par une infertilité que la technologie ne permet pas, pour l’instant, de résoudre.

De plus, cette technique pourrait venir en aide aux garçons qui doivent subir une chimiothérapie suite à un cancer avant l’âge de la puberté, donc avant que leurs testicules ne se développent. A partir des tissus de leurs testicules, des spermatozoïdes pourraient être cultivés, puis congelés pour réaliser des fécondations in vitro plus tard. Plus de 15 000 enfants dans le monde son concernés par une chimiothérapie qui endommage leurs testicules.

—Fiorenza Gracci

 

> Lire aussi dans les Grandes Archives de S&V :

• Des spermatozoïdes ont été cultivés in vitro — S&V 1174 – 2015. Science&Vie annonçait en juillet l’exploit réalisé par Kallistem.

• Assistance médicale à la procréation, tout ce qu’il faut savoir – S&V n°1154 – 2012 – Un couple sur dix en France fait appel à une aide médicale pour avoir un bébé. Un parcours long et complexe : voici les options existantes et les étapes clés.

• Fertilité, les femmes cachent un potentiel inespéré – S&V n°1136 – C’est l’équivalent féminin de la spermatogénèse in vitro. Dans les ovaires dorment des cellules souches capables d’évoluer en ovocytes, que des chercheurs ont réussi à “réveiller”…

• Spécial sexe — S&V 1043 – 2004. L’évolution des espèces a fait apparaître deux sexes, mâle et femelle. Pourquoi ? Et est-il vrai que la reproduction pourrait un jour se passer des hommes ?