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Science EPFL: L’activité de la moelle épinière révélée par l’imagerie

Des chercheurs de l’EPFL ont mis au point une technique pour observer les signaux de la moelle épinière en action grâce aux scanners IRMf, et ainsi obtenir des images inédites.

Les volontaires n’ont qu’à s’allonger dans un scanner IRMf et rester immobiles pendant la procédure, généralement d’une durée d’environ 10 minutes. (Image d’illustration)
Les volontaires n’ont qu’à s’allonger dans un scanner IRMf et rester immobiles pendant la procédure, généralement d’une durée d’environ 10 minutes. (Image d’illustration)
KEYSTONE

Des scientifiques de l’EPFL ont développé une technique d’imagerie non invasive qui dévoile la dynamique des circuits spinaux avec une précision sans précédent. Une première qui pourrait contribuer à mieux diagnostiquer les lésions ou les malfonctions de la moelle épinière et déboucher sur de nouvelles approches de rééducation.

Une nouvelle fenêtre

La moelle épinière ressemble à un long tube d’un diamètre d’à peine 1,5 cm. C’est un élément crucial du système nerveux: elle permet le contrôle des mouvements et nous confère le sens du toucher ainsi qu’une notion de la position du corps dans l’espace, a indiqué mercredi l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) dans un communiqué.

Les scientifiques espèrent depuis longtemps pouvoir observer in vivo les fonctions de la moelle épinière. Jusqu’à récemment, ils devaient procéder à des expériences sur des animaux afin d’y avoir accès. Mais l’avènement de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) a ouvert une nouvelle fenêtre sur la richesse des signaux de la moelle épinière, directement chez l’humain.

Les scientifiques de l’EPFL ont conjugué des protocoles spécialement adaptés à l’IRMf de la moelle épinière avec des techniques d’analyse de pointe, ceci afin de démêler les signaux et de pouvoir clairement observer la moelle épinière en action.

Des tests sur 19 sujets sains ont permis d’obtenir des images sans précédent de son architecture fonctionnelle. Pour la première fois, les scientifiques ont montré à quel point la moelle épinière est dynamique, même chez des sujets au repos, selon ces travaux publiés dans la revue Neuron.

Le bruit des autres parties du corps

«Pour observer les fonctions de la moelle épinière, l’un des défis principaux est de se débarrasser du bruit généré par d’autres parties du corps, comme la respiration ou les battements cardiaques. L’ossature vertébrale entourant la moelle rend aussi la tâche difficile», explique Nawal Kinany, première auteure de l’étude, citée dans le communiqué.

«Nous sommes parvenus à décomposer l’activité spinale spontanée en réseaux pertinents, avec un niveau de détails neuroanatomiques jamais atteint auparavant», ajoute la spécialiste.

Quant aux volontaires, ils n’ont qu’à s’allonger dans un scanner IRMf et rester immobiles pendant la procédure, généralement d’une durée d’environ 10 minutes. Les images sont analysées pour produire une représentation en quatre dimensions – espace et temps – afin d’observer la dynamique des circuits spinaux.

Nouvelles approches de rééducation

Vu sa place centrale, à l’interface entre le cerveau et le reste du corps, la moelle épinière est un acteur majeur des comportements humains. Dans cette étude, les scientifiques se sont particulièrement intéressés à son niveau cervical, une région cruciale pour le contrôle musculaire des bras et des mains.

Leur approche pourrait permettre de comprendre comment ces circuits spinaux s’organisent pour offrir la large panoplie de mouvements que nous accomplissons au quotidien, et ainsi de développer des approches de neurorééducation plus efficaces.

Cette étude a été réalisée à Campus Biotech en collaboration avec Silvestro Micera, titulaire à l’EPFL de la Chaire de la Fondation Bertarelli en neuroingénierie translationnelle et professeur de bioélectronique à l’Ecole Sant’Anna de Pise (I), ainsi qu’avec Dimitri Van de Ville qui dirige le laboratoire de traitement d’images médicales de l’EPFL, également affilié au Département de radiologie de l’Université de Genève.

ATS/NXP