Grâce à une technologie mise au point à l’Université de Californie à Riverside, les scientifiques peuvent, pour la première fois, obtenir des images à haute résolution de la moelle épinière humaine au cours d’une intervention chirurgicale. Cette avancée pourrait contribuer à apporter un réel soulagement aux millions de personnes souffrant de maux de dos chroniques.

Date: 07/03/2024

Cette technologie, connue sous le nom de fUSI (functional ultrasound imaging), permet non seulement aux cliniciens de voir la moelle épinière, mais aussi de cartographier en temps réel la réponse de la moelle à divers traitements. Un article publié aujourd’hui dans la revue Neuron explique comment l’imagerie ultrasonore fonctionnelle a fonctionné pour six personnes soumises à une stimulation électrique dans le cadre d’un traitement de douleurs dorsales chroniques.

« Le scanner fUSI est librement mobile dans divers environnements et élimine la nécessité d’une infrastructure étendue associée aux techniques classiques de neuro-imagerie, telles que l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) », a déclaré Vasileios Christopoulos, professeur adjoint de bio-ingénierie à l’UCR, qui a participé au développement de la technologie. « En outre, elle offre une sensibilité dix fois supérieure à celle de l’IRMf pour la détection de la neuroactivation ».

Jusqu’à présent, il était difficile d’évaluer l’efficacité d’un traitement contre le mal de dos car les patients étaient sous anesthésie et endormis. Les patients ne peuvent donc pas donner d’informations verbales sur leur niveau de douleur pendant le traitement. « Avec les ultrasons, nous pouvons surveiller les changements du flux sanguin dans la moelle épinière induits par la stimulation électrique. Cela peut indiquer que le traitement fonctionne », a déclaré M. Christopoulos.

La moelle épinière est une « zone hostile » pour les techniques d’imagerie traditionnelles en raison d’artefacts de mouvement importants, tels que les pulsations cardiaques et la respiration. « Ces mouvements introduisent un bruit indésirable dans le signal, ce qui fait de la moelle épinière une cible défavorable pour les techniques traditionnelles de neuro-imagerie », a déclaré M. Christopoulos.

En revanche, le fUSI est moins sensible aux artefacts de mouvement. Il émet des ondes sonores dans la zone d’intérêt, et les globules rouges de cette zone font écho au son, produisant une image claire. « C’est comme un sonar de sous-marin, qui utilise le son pour naviguer et détecter des objets sous l’eau », explique M. Christopoulos. « En fonction de la force et de la vitesse de l’écho, ils peuvent en apprendre beaucoup sur les objets qui se trouvent à proximité.»

M. Christopoulos s’est associé au USC Neurorestoration Center de l’hôpital Keck pour tester la technologie sur six patients souffrant de lombalgie chronique. Ces patients avaient déjà été programmés pour une intervention chirurgicale de dernier recours, car aucun autre traitement, y compris médicamenteux, n’avait permis de soulager leurs souffrances.

Pour cette opération, les cliniciens ont stimulé la moelle épinière à l’aide d’électrodes, dans l’espoir que la tension soulagerait l’inconfort du patient et améliorerait sa qualité de vie.

« Si vous vous cognez la main, vous la frottez instinctivement. Le frottement augmente le flux sanguin, stimule les nerfs sensoriels et envoie un signal au cerveau qui masque la douleur », a expliqué M. Christopoulos. « Nous pensons que la stimulation de la moelle épinière peut fonctionner de la même manière, mais nous avions besoin d’un moyen de visualiser l’activation de la moelle épinière induite par la stimulation.

L’article de Neuron explique en détail comment l’IRMf peut détecter les variations du flux sanguin à des niveaux sans précédent, inférieurs à 1 millimètre par seconde. À titre de comparaison, l’IRMf ne peut détecter que des changements de 2 centimètres par seconde.

« Nous avons de grosses artères et des branches plus petites, les capillaires. Ils sont extrêmement fins, pénètrent dans le cerveau et la moelle épinière et apportent de l’oxygène dans les endroits où ils peuvent survivre », a expliqué M. Christopoulos. « Avec le FUSI, nous pouvons mesurer ces changements minuscules mais critiques dans le flux sanguin.

En général, ce type d’intervention chirurgicale a un taux de réussite de 50 %. Grâce à une meilleure surveillance des variations du flux sanguin, M. Christopoulos espère que ce taux augmentera de façon spectaculaire. « Nous avions besoin de savoir à quelle vitesse le sang circule, avec quelle intensité et combien de temps il faut pour que le flux sanguin revienne à son niveau de base après la stimulation spinale. Nous aurons désormais ces réponses », a déclaré M. Christopoulos.

À l’avenir, les chercheurs espèrent également montrer que l’ISUf peut contribuer à optimiser les traitements pour les patients qui ont perdu le contrôle de leur vessie en raison d’une lésion de la moelle épinière ou de l’âge. « Nous pourrions être en mesure de moduler les neurones de la moelle épinière pour améliorer le contrôle de la vessie », a déclaré M. Christopoulos.

« Avec moins de risques de dommages que les méthodes plus anciennes, l’IESF permettra des traitements de la douleur plus efficaces et optimisés pour chaque patient », a déclaré M. Christopoulos. « Il s’agit d’un développement très prometteur.»

Texte: Jules Bernstein

Texte original : University of California Riverside

Article scientifique : K.A. Agyeman, D.J. Lee, J. Russin, E.I. Kreydin, W. Choi, A. Abedi, Y.T. Lo, J. Cavaleri, K. Wu, V.R. Edgerton, C. Liu, V.N. Christopoulos. Functional ultrasound imaging of the human spinal cord. Neuron, 2024; DOI: 10.1016/j.neuron.2024.02.012

Illustration générée par l’IA