Lésions de la moelle épinière : comment les cellules souches peuvent-elles aider?

Dernière mise à jour:
31 Aoû 2012
Lésions de la moelle épinière : comment les cellules souches peuvent-elles aider?

La moelle épinière transmet les informations entre le cerveau et le reste du corps. Les lésions de la moelle épinière, qui touchent actuellement quelque 333 000 personnes en Europe, peuvent entraîner des paralysies et ne bénéficient d'aucun traitement efficace. Les cellules souches peuvent-elles aider?

Le saviez-vous?

Les hommes jeunes sont les plus susceptibles de souffrir d'une lésion de la moelle épinière : 80 % des patients sont de sexe masculin, l'âge moyen de survenue du traumatisme est de 33 ans et l'âge le plus fréquent est de 19 ans.

La moelle épinière est composée de millions de cellules nerveuses

La moelle épinière est composée de millions de cellules nerveuses

Neurones : principal type cellulaire de la moelle épinière

Neurones : principal type cellulaire de la moelle épinière

Devenu tétraplégique en 1995 à la suite d'une chute de cheval, l'acteur Christopher Reeve, connu pour son rôle dans Superman, était un fervent défenseur des patients atteints de lésions de la moelle épinière et de la recherche sur les cellules souches

Devenu tétraplégique en 1995 à la suite d'une chute de cheval, l'acteur Christopher Reeve, connu pour son rôle dans Superman, était un fervent défenseur des patients atteints de lésions de la moelle épinière et de la recherche sur les cellules souches

Oligodendrocytes dérivés de cellules souches pluripotentes

Oligodendrocytes dérivés de cellules souches pluripotentes

Introduction sur la moelle épinière

La moelle épinière est le fragile tissu logé dans la colonne vertébrale et protégé par la structure rigide de cette dernière. Le cerveau et la moelle épinière forment le système nerveux central de l'organisme.

La moelle épinière est composée de millions de cellules nerveuses qui transportent des signaux à partir et en direction du cerveau ainsi que vers d'autres parties du corps. Ces informations qui nous permettent de nous asseoir, de courir, d'aller aux toilettes et de respirer se déplacent le long de la moelle épinière.

Comment fonctionne la moelle épinière?

Le neurone, le principal type cellulaire de la moelle épinière, transmet les informations du haut en bas de la colonne vertébrale sous la forme de signaux électriques. Un axone (connu aussi sous le nom de fibre nerveuse) est un prolongement long et mince du neurone qui transporte ces signaux à distance du corps cellulaire du neurone. Chaque neurone est muni d'un seul axone qui peut atteindre la longueur de la moelle épinière, soit jusqu'à 45 cm chez l'adulte humain.

Les axones qui transportent les messages vers le bas de la moelle épinière (à partir du cerveau) sont appelés des axones moteurs. Ils contrôlent les muscles des organes internes (comme le cœur, l'estomac, les intestins) et ceux des jambes et des bras. Ils aident également à réguler la pression sanguine, la température corporelle et la réponse au stress.

Les axones qui remontent la moelle épinière (en direction du cerveau) transportent les informations sensorielles depuis la peau, les articulations et les muscles (toucher, douleur, température) ainsi que les organes internes (tels que le cœur et les poumons). Ce sont les axones sensitifs.

Dans la moelle épinière, les neurones ont également besoin du soutien d'autres types de cellules. L'oligodendrocyte, par exemple, forme des structures enveloppant et isolant l'axone. Cet isolant appelé la myéline assure une propagation rapide et efficace des impulsions électriques le long de l'axone

Que se passe-t-il lorsque la moelle épinière est endommagée?

Une lésion de la moelle épinière touche à la fois les neurones et la gaine de myéline qui protège les axonesUne lésion de la moelle épinière touche à la fois les neurones et la gaine de myéline qui protège les axones

 Lors d'une blessure de la moelle épinière, le traumatisme initial provoque des dommages et une destruction des cellules, et déclenche une cascade d'événements qui se propagent autour du site de la lésion et endommagent d'autres types cellulaires. Les axones sont broyés et arrachés et les oligodendrocytes, les cellules nerveuses qui qui forment (synthétisent) la gaine de myéline autour des axones, commencent à mourir. Les axones exposés dégénèrent, la connexion entre les neurones est perturbée et le flux d'informations entre le cerveau et la moelle épinière est interrompu

La colonne vertébrale est divisée en plusieurs sections. Le degré de paralysie varie selon le siège de la lésion.La colonne vertébrale est divisée en plusieurs sections. Le degré de paralysie varie selon le siège de la lésion.

 

Le corps est incapable de remplacer les cellules perdues à la suite d'une lésion de la moelle épinière (traumatisme médullaire), et cela entraîne une altération définitive des fonctions de la moelle épinière. Les patients peuvent subir de graves handicaps moteurs et sensoriels qui se traduisent en général par une paralysie et une perte de sensation au dessous du niveau de la lésion. Les lésions de la partie supérieure du cou, comme celles de l'acteur de « Superman » Christopher Reeve, paralysent l'ensemble du corps, y compris les bras et les épaules. Le traumatisme survient fréquemment en dessous du niveau des côtes et entraîne une paralysie des membres inférieurs mais pas des membres supérieurs. Selon l'emplacement et l'étendue de la blessure, les patients peuvent souffrir d'une paralysie complète ou partielle, d'un déficit sensitif, d'une perte de la fonction sexuelle et du contrôle intestinal.

Quel est le traitement actuel des lésions de la moelle épinière?

Il n'existe encore aucun traitement pour réparer complètement les lésions de la moelle épinière. Les soins médicaux prodigués immédiatement après le traumatisme, incluant l'immobilisation et la pose d'un corset pour stabiliser la colonne vertébrale, peuvent minimiser les dommages des cellules nerveuses. La rééducation peut aider les patients à recouvrer leur autonomie physique et émotionnelle

Comment les cellules souches peuvent-elles aider à réparer la moelle épinière?


Les traumatismes médullaires sont complexes parce qu'ils provoquent des dommages variés dans différents types de cellules. Dans les premières semaines qui suivent l'accident, l'environnement de la moelle épinière subit des modifications importantes (migration des cellules immunitaires, libération de substances toxiques, formation d'une cicatrice). Une combinaison de thérapies administrée au bon moment et sur des cibles déterminées est nécessaire.

Des études de transplantation chez l'animal ont montré qu'une greffe de cellules souches ou de cellules dérivées de cellules souches peut contribuer à réparer la moelle épinière en:

  • remplaçant les cellules nerveuses détruites par la blessure;
  • générant de nouvelles cellules de soutien qui reformeront la gaine protectrice des nerfs (myéline) de part et d'autre de la blessure pour stimuler la reprise de croissance des axones endommagés;
  • protégeant contre des dommages supplémentaires les cellules situées au niveau du site de la lésion grâce à la libération de substances protectrices tels les facteurs de croissance et à l'absorption de toxines tels les radicaux libres, lorsque la greffe est pratiquée peu de temps après la blessure;
  • empêchant la propagation des lésions par suppression de l'action destructrice de l'inflammation pouvant survenir apres à la blessure.

Plusieurs types de cellules, dont les cellules souches, issues de sources différentes comme le tissu cérébral, le revêtement de la cavité nasale, la pulpe dentaire et les cellules souches embryonnaires, ont été testés dans ces études – principalement réalisées dans des modèles murins (rats) de lésions de la moelle épinière. Aucun de ces types cellulaires n'a permis de restaurer, autre que partiellement, les fonctions perdues, mais il s'agit là d'un domaine actif de recherche et plusieurs types de cellules souches sont actuellement testés et modifiés.

Spinal Cord Injury: Progress and Promise in Stem Cell Research: short video featuring spinal cord injury patient advocate (and former American footballer) Roman Reed 

Premiers essais cliniques portant sur les thérapies à base de cellules souches

Cellules souches nerveuses pour traiter les lésions de la moelle épinière

En décembre 2010, l'Institut suisse des produits thérapeutiques a autorisé le lancement d'un essai clinique de phase I/II sur les lésions chroniques de la moelle épinière à l'hôpital universitaire Balgrist de Zurich. L'essai utilise un type de cellules souches, appelées cellules souches du système nerveux central humain, produites par la compagnie Stem Cells inc. Ces cellules proviennent de tissu cérébral humain et peuvent donner naissance aux trois types majeurs de cellules neurales présentes dans le système nerveux central. L'espoir est que ces cellules, une fois transplantées dans la moelle épinière lésée, puissent ré-établir certains des circuits nerveux importants pour relayer les informations dans tout l'organisme.

Le but de l'essai est de transplanter les cellules souches dans la moelle épinière des patients six semaines au moins après le traumatisme. À ce jour, cinq patients privés de toute fonction sensorielle ou motrice ont reçu une greffe, et les premiers résultats en matière de sûreté sont encourageants. Le groupe de patients suivant, qui est en cours de constitution aux États-Unis et en Suisse, comprendra des sujets présentant des lésions partielles (conservation de certaines fonctions sensorielles ou motrices).

Abandon d'un essai clinique avec des cellules souches embryonnaires

La société de biotechnologie californienne Geron conduisait un vaste essai clinique sur un traitement – le premier du genre – qui consistait à injecter des cellules dérivées des cellules souches embryonnaires humaines. Les cellules injectées étaient des précurseurs d'oligodendrocytes, les cellules qui synthétisent la gaine de myéline autour des axones. Les chercheurs espèraient que ces cellules, une fois injectées dans la moelle épinière, poursuivraient leur maturation et remyéliniseraient les cellules nerveuses, permettant ainsi à l'influx nerveux de franchir le site de la lésion médullaire

Après avoir traité quatre patients dans le cadre d'un essai clinique de phase I (sécurité) et n'avoir rapporté aucun effet indésirable grave, la société Geron a annoncé en novembre 2011 qu'elle mettait fin à son programme sur les cellules souches. La compagnie a déclaré que « le potentiel des cellules souches reste reste indéniable », mais a invoqué des raisons financières à ce changement d'orientation vers d'autres activités de recherche.

Autres essais cliniques sur les lésions de la moelle épinière

  • ClinicalTrials.gov (en anglais) contient les données les plus récentes sur les essais cliniques en cours ainsi que des liens vers des comptes rendus. 
  • The European Spinal Cord Injury Federation fournit une liste d'essais cliniques portant sur la régénération de la moelle épinière et la restauration des capacités fonctionnelles après un traumatisme médullaire

Traitements non éprouvés

En dehors des protocoles d'essais cliniques approuvés, certaines compagnies proposent aux patients atteints de lésions de la moelle épinière des traitements à base de cellules souches sans que ces traitements aient démontré leur efficacité. Toute personne qui envisage de payer pour recevoir ce type de traitement est encouragée à discuter de cette décision avec son médecin et à lire ce document d'information préparé par un groupe de médecins spécialistes des traumatismes médullaires

Experimental Treatments for Spinal Cord Injuries: What you should know if you are considering participation in a clinical trial 

Perspectives

De nombreuses équipes de recherche dans le monde travaillent à la mise au point d'un large éventail de traitements potentiels à base de cellules souches. Selon le type de cellules souches utilisé et leur mode d'implantation dans l'organisme, l'objectif de ces diverses stratégies est de court-circuiter la lésion afin de permettre aux axones de se régénérer, de remplacer la myéline détruite et d'empêcher l'aggravation des lésions après la blessure. D'autres essais cliniques portant sur ces stratégies seront probablement effectués.

En savoir plus

Êtes-vous prêt? Un jeu de rôle sur le transfert des cellules souches à la clinique (le scénario traite d'un essai clinique sur les lésions de la moelle épinière)
Autres ressources éducatives sur les cellules souches et les lésions de la moelle épinière
National Institute of Neurological Disorders and Stroke: detailed information on spinal cord injury
Statistics about spinal cord injuries (US)
Christopher and Dana Reeve Foundation: includes lots of video content and other useful resources
Spinal Research: UK charity funding medical research to develop treatments for paralysis
News article in the Guardian on embryonic stem cell clinical trial

Remerciements et références