Des chercheurs ont développé des nanoparticules magnétiques capables de guider et de reconnecter les neurones endommagés par des maladies neurodégénératives, telles que la maladie de Parkinson. Ces particules exercent une force de « nano-traction » allongeant les axones et les orientant dans la bonne direction afin de rétablir les connexions synaptiques. Cette technique pourrait, à terme, contribuer à restaurer la voie nigrostriatale, une connexion impliquée dans le contrôle moteur, souvent altérée chez les patients atteints de la maladie.
La maladie de Parkinson constitue la deuxième pathologie neurodégénérative la plus fréquente dans le monde. Sa prévalence a doublé au cours des vingt-cinq dernières années, atteignant plus de 8,5 millions de cas en 2019. Avec le vieillissement de la population à l’échelle mondiale, ce chiffre pourrait atteindre 13 millions d’ici 2040.
Si l’étiologie de la maladie demeure partiellement élucidée, il est communément admis que la perte progressive des neurones dopaminergiques au niveau de la substance noire en constitue l’un des traits distinctifs. Ces neurones projettent leurs axones le long de la voie nigrostriatale, qui assure la libération de dopamine dans le striatum. Leur dégénérescence représente la cause principale des symptômes moteurs caractéristiques de la maladie.
Le diagnostic de la maladie est toutefois complexe, car près de 50 % des neurones dopaminergiques sont déjà détruits lorsque les premiers symptômes se manifestent. En raison de la capacité limitée du système nerveux central à se régénérer, les traitements disponibles se limitent à atténuer les symptômes ou, dans le meilleur des cas, à ralentir la progression du trouble.
Parmi les options thérapeutiques figurent la pharmacothérapie, la stimulation cérébrale profonde, ainsi que des approches de rééducation comme la physiothérapie et l’ergothérapie. Mais au-delà du fait qu’elles ciblent uniquement les manifestations cliniques, ces stratégies demeurent limitées dans leur capacité à freiner l’évolution de la maladie, sans compter les effets indésirables, tels que les mouvements anormaux et involontaires du corps (dyskinésie), ou encore les complications liées à l’implantation d’électrodes.
Afin de surmonter ces limites, plusieurs pistes visant à reconstituer les neurones dopaminergiques disparus — et, par conséquent, à augmenter localement la concentration de dopamine — font l’objet de recherches. L’une d’entre elles repose sur la transplantation de cellules progénitrices dopaminergiques directement dans le striatum, dans le but d’y restaurer l’innervation dopaminergique et les connexions synaptiques.
Si les essais précliniques et cliniques ont permis d’observer une amélioration partielle des symptômes moteurs, certaines limites persistent, notamment une faible intégration du greffon. Pour contourner ces obstacles, une équipe de l’université de Pise, en Italie, a exploré une approche d’un autre ordre : restaurer mécaniquement les connexions neuronales endommagées. « Nous avons introduit une technique appelée nano-traction, qui permet le contrôle à distance de la mécanotransduction cellulaire par des forces magnétiques », expliquent les chercheurs dans une étude récemment publiée dans la revue Advanced Science.
Une « nano-traction » orientant les axones dans la bonne direction
La méthode développée repose sur l’utilisation de nanoparticules magnétiques dirigées à distance, afin de manipuler la croissance des axones. Pour tester leur approche, les chercheurs ont cultivé des organoïdes cérébraux mimant deux régions clés du cerveau : la substance noire et le striatum. Ces modèles ont été soigneusement caractérisés pour refléter les stades précoces de la maladie de Parkinson.
Les résultats indiquent que la nano-traction magnétique favorise l’extension des projections neuronales en direction du striatum. Les légers champs magnétiques appliqués aux nanoparticules permettent d’étirer les axones et de les orienter avec précision, de manière à optimiser les connexions synaptiques, sans provoquer de dommage aux neurones voisins.
Les organoides soumis à la nano-traction (à droite) et un lot témoin (à gauche). © De Vincentiis et al.Selon les chercheurs, cette intervention améliore également la stabilité cellulaire et favorise la formation de nouvelles ramifications axonales, ainsi que de vésicules synaptiques — les organites qui migrent vers le bord des membranes synaptiques afin de libérer les neurotransmetteurs et d’assurer la transmission entre neurones.
« Nous avons réussi à obtenir une croissance guidée des neurites, ce qui a entraîné une augmentation de la longueur et de la ramification des neurites, renforçant ainsi la polyvalence et les applications thérapeutiques potentielles de cette technique », écrivent les auteurs. Le terme « neurite » désigne ici l’ensemble des prolongements neuronaux, y compris les axones.
« Cette étude démontre le potentiel du nano-tirage en tant que technique émergente pour favoriser la réinnervation dirigée au sein du système nerveux central », concluent-ils. Selon eux, cette approche pourrait à terme permettre de reconstituer la voie nigrostriatale dans son ensemble, offrant ainsi une alternative potentiellement moins invasive pour restaurer le contrôle moteur chez les patients atteints de la maladie de Parkinson.