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Un chercheur de l’Université d’Ottawa a peut-être trouvé le moyen de réduire le nombre d’interventions chirurgicales liées à un traumatisme crânien à une seule.

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Une femme battue. Un guerrier blessé. Un joueur de . Tous issus de mondes complètement différents. Pourtant, tous sont liés par une chose : les lésions cérébrales traumatiques.

Aux , les lésions cérébrales traumatiques touchent environ 1,7 million de personnes, la plupart des lésions se produisant chez les adolescents de 15 à 19 ans et les adultes de 65 ans et plus. En 2020, plus de 64 000 décès liés aux lésions cérébrales traumatiques ont été signalés aux États-Unis.

Dans le monde entier, des centaines de chercheurs ont consacré leur carrière à étudier et à tester des méthodes visant à améliorer les options de traitement pour les survivants de TBI. Michael Detamore, docteur en génie biomédical de l’université d’Oklahoma, a récemment reçu 640 000 dollars de l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux des Instituts nationaux de la santé pour son projet intitulé « Intervention chirurgicale à un seul stade pour le traitement des lésions cérébrales traumatiques graves ».

Les patients qui souffrent d’un traumatisme crânien grave doivent subir deux interventions chirurgicales : l’une pour retirer une partie du crâne afin de permettre au cerveau de gonfler et l’autre pour remplacer l’os manquant une fois que le gonflement du cerveau a disparu.

Detamore et son équipe ont peut-être trouvé un moyen de réduire le nombre d’interventions chirurgicales à une seule. Ce n’est pas rien.

L’utilisation de matériaux hydrogel

Lorsqu’une personne subit une grave lésion cérébrale, une partie du crâne doit être retirée pour permettre au cerveau de gonfler. Une deuxième opération est alors nécessaire pour remplacer le morceau de crâne manquant.

Lorsqu’un médecin pratique une hémicraniectomie, c’est-à-dire l’ablation de la partie supérieure du crâne, une deuxième opération est nécessaire. Lors de cette seconde opération, il peut soit remettre une plaque imprimée ou métallique, soit l’os original s’il a été préservé. Mais il y a toujours une deuxième opération pour combler ce vide. »

Michael Detamore, Ph.D., chercheur en génie biomédical, Université d’Oklahoma

Les séquelles d’une lésion cérébrale traumatique – perte de mémoire, vertiges, dépression – peuvent se manifester des semaines ou des mois avant que l’os manquant ne soit remplacé lors d’une seconde opération. M. Detamore pense qu’il est possible de traiter les patients par une procédure chirurgicale en une seule étape en 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 réticulants de l’hydrogel », a déclaré Detamore. « Notre matériau consiste en une solution précurseur de particules de tissu et d’acide hyaluronique qui se comporte comme une pâte qu’un chirurgien peut facilement sculpter dans la zone ouverte du défaut calvarial. Le matériau reste flexible, de sorte que le cerveau peut gonfler, puis être remplacé par de l’os régénéré, ce qui élimine la nécessité d’une seconde intervention chirurgicale.

« L’hydrogel se présente sous la forme d’une pâte, comme du dentifrice ou du beurre de cacahuète, que le chirurgien peut étaler et modeler dans les défauts du cerveau. Lorsqu’une lumière est projetée sur la pâte, elle se fige. Ce n’est pas solide comme du bois, c’est comme du Jell-0. C’est flexible, mais c’est solide. »

Detamore reconnaît que des centaines de chercheurs étudient le TBI sous différents angles, notamment 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 M. Detamore pour ce domaine a commencé il y a une quinzaine d’années, lorsqu’il a fait partie du comité de thèse d’un étudiant dont les travaux portaient sur des biomatériaux pâteux.

« Je me souviens avoir pensé que les recherches de l’étudiant seraient parfaites pour la régénération osseuse – et j’avais l’air de plaisanter, mais j’étais très sérieux et j’ai suivi l’affaire », a-t-il déclaré. Cet effort a abouti à une subvention du NIH avec Cory Berkland, docteur en médecine, de l’Université du Kansas, comme chercheur principal.

Aujourd’hui, M. Detamore est le chercheur principal de ce projet NIH. Berkland, le Dr Brian Andrews, chirurgien spécialisé dans la de la tête et du cou à l’University of Iowa Hospitals and Clinics, et le neuroscientifique et autre chercheur principal Randolph Nudo, Ph.D., du Kansas University Medical Center, sont également impliqués dans cette initiative.

La gestion 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 dans le traitement des TBI, qui sont un problème débilitant et répandu dans notre société. De plus, il existe peu d’options non chirurgicales telles que la pharmacothérapie systémique pour traiter les TBI », a déclaré M. Andrews.

Andrews souhaite que leurs travaux comblent ces lacunes.

Travailler en partenariat

Aujourd’hui, l’équipe de recherche compte huit personnes clés. M. Detamore explique le processus comme suit : « L’Université de l’Oregon effectue la majeure partie du travail sur le plan matériel et le groupe de l’Université du Kansas effectue la majeure partie du travail sur le modèle de lésion cérébrale traumatique. Aucune des deux universités ne pourrait mener à bien ce projet à elle seule. C’est la combinaison synergique qui rend ce projet possible et c’est aussi ce qui rend possible cette niche unique. Nous sommes les seuls au monde à le faire grâce à la réunion de différents types de personnes. »

En 2016, Detamore a été embauché pour diriger la toute nouvelle Stephenson School of Biomedical Engineering au sein 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 sur le TBI. Jakob Townsend a depuis obtenu son diplôme de l’université et continue de contribuer au projet en soulignant que les traumatismes crâniens ne touchent pas seulement les militaires et les athlètes. Ils affectent les enfants.

« Nous avons besoin de quelque chose qui puisse être implanté dans un enfant et grandir avec lui au fil du temps », a-t-il déclaré. « Les matériaux hydrogel peuvent accomplir cela. Lorsque nous discutons avec les chirurgiens, nous continuons à découvrir d’autres domaines dans lesquels les hydrogels peuvent avoir un impact et aider les patients. Chaque membre de l’équipe est impatient de voir jusqu’où ce projet peut aller. »

Alors, quelle est la prochaine étape ? Detamore pense que les réponses se trouvent dans un modèle de rat. « Les rats ne sont évidemment pas identiques aux humains, et un neuroscientifique compétent soulignerait que le rat présente des limites en tant que modèle », a-t-il déclaré. « Nous reconnaissons ces limites, cependant, une première étape responsable pour commencer l’enquête commence ici. »

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