VACCINATION

PLAN
    *         VACCINATION
    *         L’histoire de la vaccination
    *         Observations empiriques
    *         Edward Jenner et la vaccine
    *         Le principe de la vaccination
    *         La nature du vaccin
    *         L'efficacité individuelle des vaccins
    *         L’efficacité collective des vaccins
    *         Les étapes de la vaccinatio                                                                   *         Inoculation du vaccin
    *         Primovaccination
    *         Rappels
    *         Les vaccinations courantes
    *         Chez l'enfant
    *         Chez l'adulte
    *         Le calendrier des vaccinations
    *         Contre-indications et effets indésirables

vaccination

Cet article fait partie du dossier consacré à l'immunité.
Administration d'un vaccin ayant pour effet de conférer une immunité active, spécifique d'une maladie, rendant l'organisme réfractaire à cette maladie.

L’histoire de la vaccination
Observations empiriques

Au cours des grandes épidémies qui dans le passé déciment l'Europe, on constate que les personnes contaminées qui ont survécu peuvent s'occuper des autres personnes atteintes sans retomber malades : elles sont devenues, définitivement, résistantes à la maladie en question – et à celle-là seulement.
Ces observations empiriques conduisent, bien avant que l'on ne découvre les mécanismes de l'immunité, à induire une maladie pour s'en protéger. La pratique de la variolisation, arrivée en Europe au début du xviiie siècle, aurait vu le jour en Chine au début du xie siècle. Apportée de Constantinople (où elle est pratiquée par des femmes grecques et circassiennes) en Angleterre par lady Mary Wortley Montagu, elle devient très en vogue sous le règne de Louis XV dans les classes privilégiées ; elle consiste à inoculer une variole bénigne (par scarification avec du pus varioleux) pour éviter une forme plus grave… mais elle fait beaucoup de dégâts.

Edward Jenner et la vaccine

La première méthode efficace de lutte contre la variole est la vaccination mise au point en 1796 par le médecin anglais Edward Jenner, sur la base de l’observation suivante : la maladie ne touchait pas les préposés à la traite des vaches qui avait préalablement contracté la vaccine, ou cow-pox (la variole de la vache), maladie bénigne transmise par les pustules des pis des femelles atteintes.

Le succès de la vaccination – effectuée de bras à bras avant que Louis Pasteur n’invente la culture de bactéries atténuées – est tel que le mot a été conservé pour désigner plus largement la pratique qui consiste à prévenir une maladie en injectant une petite dose de la bactérie ou du virus tués ou atténués qui lui est associé, ou de fragments de ces microorganismes, ou encore d’anatoxine (toxine bactérienne inactivée).

Le principe de la vaccination

La découverte des mécanismes de l'immunité a permis d'élucider le principe de la vaccination. En effet, outre la phagocytose (immunité naturelle ou innée) réalisée par des globules blancs spécialisés (les polynucléaires et les macrophages), l'organisme peut lutter contre une maladie infectieuse grâce à deux voies : l'une dite cellulaire (intervention des lymphocytes T), l'autre dite humorale (fabrication d'anticorps par les lymphocytes B).

Le système immunitaire est sollicité pour éliminer tout ce qu'il ne reconnaît pas comme faisant partie de l'organisme (le soi) : c’est-à-dire tous les éléments étrangers (le non-soi), notamment les virus et les bactéries. Ces intrus font partie des antigènes capables de déclencher une réponse immunitaire incluant la fabrication d'anticorps. Le système est caractérisé par sa mémoire hautement spécifique et durable : lorsqu'il se retrouve en présence d'un antigène déjà vaincu, la réponse immunitaire est immédiate et efficace. Cette mémoire, assurée par des cellules mémoire (lymphocytes T et B) qui restent dans l’organisme après la fin de l’infection, est d’une durée variable selon les agents infectieux ; elle se prolonge parfois toute la vie (cas de la varicelle par exemple).
La vaccination, qui repose sur ces propriétés, consiste à mettre l'organisme en contact avec une fraction bactérienne ou virale de la maladie combattue (ou un virus atténué, ou une toxine inactivée), afin que le système immunitaire l'élimine et en garde le souvenir. Un contact ultérieur avec la même maladie entraîne une réaction rapide et intense contre les antigènes reconnus. On parle d'immunité active, par opposition à la sérothérapie, dite passive, qui consiste à fournir les anticorps et non à stimuler le système immunitaire de l'organisme.
Étant donné que l'immunisation active n'apparaît que plusieurs jours ou plusieurs semaines après l'administration du vaccin, la vaccination représente le plus souvent un moyen de prévention contre une infection donnée. Mais elle peut être aussi utilisée pour renforcer les défenses de l'organisme contre une infection déjà installée (vaccinothérapie). La sérovaccination associe la vaccination (protection à long terme) et la sérothérapie (action immédiate) ; ainsi prévient-on le tétanos chez les personnes non vaccinées susceptibles d'avoir contracté la maladie à l'occasion d'une blessure, même minime (piqûre de rosier, par exemple).
La nature du vaccin

Plusieurs types de préparations sont utilisées :
• des germes tués ou inactivés : contre le virus de la grippe ;
• des germes vivants atténués : BCG contre la tuberculose ; vaccins anti-rougeole, rubéole, oreillons ; vaccin anti-rotavirus ; vaccin anti-amarile (fièvre jaune) ;
• des anatoxines sécrétées par le germe et inactivées : contre les toxines de la diphtérie, du tétanos ;
• des fragments ou antigènes, qui n’ont aucun pouvoir infectieux, extraits des germes (capsule de méningocoque ou de pneumocoque, polyoside de Hæmophilus influenza B (ou HiB), des germes de la typhoïde ou de l'hépatite B.
Cette dernière technique de fabrication, qui n’utilise qu’un fragment sans danger du microbe, est de plus en plus utilisée pour sa bonne tolérance.
Certains vaccins sont injectés seuls (BCG, fièvre jaune, grippe, méningocoque) mais la plupart des vaccins de l’enfant sont utilisés sous forme combinée de vaccin :
• trivalent : rougeole-oreillons-rubéole (ROR) ;
• tétravalent : diphtérie, tétanos, poliomyélite et coqueluche (DTCP) ;
• pentavalent : DTCP + hæmophilus HiB ;
• hexavalent : / DTCP + hépatite B + hæmophilus HiB.
Pour en savoir plus, voir l'article vaccin.
L'efficacité individuelle des vaccins
Elle dépend de plusieurs facteurs : la nature de l'antigène et la dose administrée, l'utilisation ou non d'un adjuvant, le mode d'administration et l'âge du sujet, mais aussi la constitution génétique de ce dernier, son état nutritionnel et son immunocompétence.

À sa naissance et pendant sa première année de vie, l'enfant possède des anticorps de type IgG (immunoglobulines gamma) qui correspondent sensiblement à ceux de la mère, lesquels, au cours des derniers mois de la vie intra-utérine, ont traversé la barrière placentaire. Si le bébé est allaité, des anticorps lui sont encore transmis par le lait maternel ; ils jouent un rôle protecteur important contre certaines infections.
Certains vaccins, comme le combiné rougeole-oreillons-rubéole (ROR), peuvent être inefficaces lorsqu'ils sont pratiqués avant l'âge de 1 an. Néanmoins, l'enfant est capable de s'immuniser très tôt, et la plupart des vaccins sont généralement administrés au cours de la première année.
L’efficacité des vaccins va de 60 % pour la typhoïde à 98 % pour le tétanos ou la diphtérie. Celle du vaccin contre la grippe varie selon les années et les variations génétiques des virus grippaux. L’élaboration d’un vaccin anti-grippal universel est à l’étude.
L’OMS, à travers son Plan d’action mondial pour les vaccins, a fixé un objectif de 90 % d’enfants vaccinés (on parle de « couverture vaccinale ») contre la diphtérie, le tétanos et la coqueluche avec un minimum de 80 % quelle que soit la région; ainsi que des objectifs d’introduction élargie de vaccins nouveaux ou sous-utilisés dans certains pays (tels que le vaccin antipneumococcique), et d’éradication de la poliomyélite et du tétanos maternel et néonatal, voire de la rougeole. Ce plan est soutenu financièrement par le budget des États et par le GAVI, l’Alliance Globale pour les Vaccins et l’Immunisation, partenariat lancé en 2000 entre des fonds publics et privés (États, Banque Mondiale, UNICEF, OMS, fondations philanthropiques privées).

L’efficacité collective des vaccins
La vaccination généralisée permet, lorsque le seul ou le principal réservoir de bactéries ou de virus est l’homme, de casser les chaînes de contamination, d’empêcher la circulation du microorganisme et de réduire le risque y compris pour les personnes non vaccinées (immunité de groupe). C’est ainsi que l’on est parvenu à éradiquer la variole en 1977 et que l’on espère éradiquer la poliomyélite dans les prochaines années. L’éradication de la rougeole est envisageable si la couverture vaccinale atteint 95 % dans le monde.
Tout refus individuel, de fondement philosophique ou religieux par exemple, retarde cette éradication dont le bénéfice est collectif.
Par ailleurs, l’immunité de groupe protège les individus qui ne peuvent bénéficier de certains vaccins (nouveaux-nés, immunodéprimés) ou chez qui l’efficacité est amoindrie (sujets âgés). Se vacciner est donc aussi un acte altruiste qui protège les plus vulnérables que soi. C’est ce qui justifie l’obligation vaccinale quand la proportion de population vaccinée diminue au-dessous du seuil de couverture vaccinale nécessaire au maintien de cette immunité collective.
→ santé publique.
Les étapes de la vaccination
Inoculation du vaccin

Selon le vaccin, l'inoculation peut être faite par voie sous-cutanée, intramusculaire, intradermique (→ injection) ou par voie orale (rotavirus). Depuis 2012, le vaccin en spray nasal contre la grippe est autorisé chez l'enfant en France. Ce vaccin s'avère plus efficace que le vaccin classique chez l'enfant, mais pas chez l'adulte. On a recours aujourd'hui à deux types de vaccination :
• les vaccinations combinées, qui consistent à mélanger, au moment de la fabrication, les vaccins dans la même seringue et à les inoculer en un seul point de l'organisme ;
• les vaccinations simultanées, qui consistent à administrer les vaccins en différents points de l'organisme ou par des voies différentes.

Primovaccination
Lorsqu'un organisme est vacciné pour la première fois (primovaccination), il ne réagit pas aussitôt : il connaît une période de latence qui varie entre 24 heures et 15 jours, selon la composition du vaccin et le système immunitaire du sujet. Ensuite commence la production d'anticorps (elle dure de 4 à 28 jours) ; c'est la période de croissance. Enfin, les anticorps sont progressivement éliminés de l'organisme (période de décroissance).
Rappels

Le rappel vaccinal correspond à la réintroduction de l'antigène après un certain délai, c'est-à-dire quand tous les anticorps fabriqués après la première injection ont été éliminés. Effectué trop tôt, le rappel peut être inopérant, car l'antigène réintroduit est détruit par les anticorps non encore éliminés et non par ceux nouvellement produits. La réponse secondaire de l'organisme est caractérisée par une courte période de latence et une intense période de croissance : les anticorps prolifèrent rapidement. Les cellules T et B mémoire sont stimulés immédiatement ; les cellules B se différencient en cellules sécrétrices d'anticorps spécifiques de l'antigène introduit.
Si des modifications antigéniques apparaissent au cours du temps dans la structure des virus, la vaccination doit être renouvelée chaque année avec un nouveau vaccin (vaccination annuelle contre le virus de la grippe, qui se modifie fréquemment).

Les vaccinations courantes
Les vaccinations concernent des maladies graves ou fréquentes et évitables.

Chez l'enfant

Jusqu’en 2017, certaines vaccinations étaient obligatoires, d'autres facultatives mais fortement conseillées : contre la tuberculose (B.C.G.), contre la diphtérie, le tétanos et la poliomyélite (D.T.P.), mais aussi contre la coqueluche – maladie infectieuse particulièrement grave chez le jeune nourrisson –, contre la rougeole, les oreillons et contre la rubéole (vaccin R.O.R.), le pneumocoque responsable de méningite et de pneumonie, les hépatites à virus B, le papillomavirus du cancer du col utérin conseillé chez la jeune fille, la fièvre jaune pour les personnes résidant en Guyane.
Depuis le 1er janvier 2018, suite à la stagnation de la couverture vaccinale, insuffisante pour assurer l’immunité de groupe contre certaines maladies, et la réapparition de foyers épidémiques (rougeole, méningite C), l’obligation vaccinale (jusque-là limitée au DTP) a été étendue aux vaccinations contre la coqueluche, la rougeole, les oreillons, la rubéole, l’Hæmophilus influenzæ de type B, l’hépatite B, le pneumocoque, et le méningocoque C.
Chez l'adulte

On distingue des vaccinations de plusieurs types : celles concernant des affections présentes dans toutes les parties du monde (tétanos, diphtérie, poliomyélite, poliomyélite, rubéole pour les femmes non immunisées, grippe pour les les femmes enceintes et les personnes âgées ou fragiles) ; celles qui sont obligatoires pour les personnes se rendant dans certains pays tropicaux ; celles, enfin, rendues nécessaires par une affection particulière ou en raison des risques inhérents à certaines professions (hépatite B pour les personnels de santé, rage pour les travailleurs agricoles, les vétérinaires ou les gardes forestiers, hépatite A pour les employés des secteurs alimentaires, etc.).

Enfin, en vue d'un voyage dans un pays où sévissent encore des maladies à potentiel épidémique (fièvre jaune, encéphalite japonaise, encéphalite à tiques, méningite à méningocoque par exemple), les vaccinations correspondantes doivent être pratiquées. Le vaccin contre la fièvre jaune est, selon les recommandations de l'Organisation mondiale de la santé (O.M.S.), obligatoire pour tout voyage en zone contaminée. Les pèlerins qui se rendent à La Mecque doivent être vaccinés contre une souche particulière de méningocoque en raison d’un risque spécifique.
Pour en savoir plus,

Le calendrier des vaccinations
Le calendrier des vaccinations établi dans chaque pays inclut les vaccins strictement obligatoires, pour la scolarisation par exemple, et les vaccins recommandés.

Calendrier des vaccinations
Contre-indications et effets indésirables
• Les contre-indications absolues à l'administration d'un vaccin sont l’hypersensibilité aux excipients ou à certaines valences et, pour les vaccins à virus vivant atténué, certains déficits immunitaires. Les vaccins bactériens inactivés (pratiquement tous remplacés désormais par des vaccins acellulaires) sont contre-indiqués en cas de grossesse ou de de forte réaction après une précédente injection.
En présence d'un terrain fortement allergique (à l’œuf notamment), la vaccination est possible selon un protocole bien défini comportant notamment une épreuve de tolérance au vaccin. La plupart des vaccins actuels sont inoffensifs en cas d’allergie à l’œuf, sauf peut-être les vaccins contre la fièvre jaune et l’encéphalite à tiques.

• Les contre-indications temporaires à l'administration d'un vaccin sont une fièvre certaines maladies neurologiques évolutives non stabilisées, et la prise de certains traitements immunosuppresseurs (corticothérapie, chimiothérapie anticancéreuse…)  ; dans ce dernier cas, la vaccination sera, si possible, reportée après la fin du traitement.

Pendant la grossesse sont contre-indiqués par précaution les vaccins à germes entiers et à virus vivant atténué, sauf le vaccin antirabique (contre la rage) en cas de contamination certaine ainsi que le vaccin antiamarile (contre la fièvre jaune) en cas d'urgence. Les autres vaccins ne sont pas pratiqués, par précaution, sauf en cas d'urgence (mais ils le sont dans d’autres pays). En revanche, il est possible et même conseillé de vacciner une femme enceinte contre la grippe.
• Les effets indésirables. L'administration de certains vaccins peut entraîner des réactions locales (douleurs, rougeurs, gonflements), et plus rarement, une fièvre et parfois des réactions allergiques (fièvre, urticaire). Quelques cas d’encéphalites ont été décrits après un vaccin anti-rougeole/rubéole/oreillons, de façon bien plus rare (1 sur 10 millions de doses) qu’après la maladie (1 sur 1 000 à 6 000 cas). Le vaccin anti-rotavirus peut être à l’origine d’une invagination intestinale aiguë, de façon rare.
Un débat existe sur la responsabilité des vaccins et notamment de leurs excipients dans certaines maladies auto-immunes comme la sclérose en plaques ou l’hépatite auto-immune, mais aucune preuve n’a été rapportée à ce jour. Il a été prouvé que la vaccination des nourrissons et jeunes enfants n’augmentait pas le risque de mort inattendue du nourrisson, ni d’autisme. L’aluminium vaccinal peut parfois persister au site d’injection, mais il n’est pas responsable d’une atteinte musculaire diffuse ni d’une maladie générale.

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Exposition prénatale aux perturbateurs endocriniens et troubles du comportement des enfants

COMMUNIQUÉ | 29 SEPT. 2017 - 10H22 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

SANTÉ PUBLIQUE

Une étude épidémiologique menée par l’Inserm[1] sur les familles de la cohorte EDEN (500 garçons nés entre 2003 et 2006 et leurs mères) montre que l’exposition pendant la grossesse à certains phénols et phtalates est associée à des troubles du comportement des garçons entre 3 et 5 ans. Les composés les plus préoccupants à cet égard sont le bisphénol A, le triclosan et le di-n-butyl phtalate, ou DBP. Les résultats viennent d’être publiés dans la revue Environmental Health Perspectives.

Le bisphénol A a été interdit de tous les contenants alimentaires en France en janvier 2015, une date ultérieure à la réalisation de cette étude. Le triclosan est un agent antibactérien retrouvé dans certains dentifrices et savons ; le DBP est utilisé comme plastifiant dans les plastiques de type PVC, certaines colles, vernis à ongles et laques pour les cheveux. Triclosan et DBP sont réglementés selon la logique d’une valeur limite dans certaines familles de produits, tout en étant interdits dans d’autres (le DBP est par exemple interdit d’usage dans les cosmétiques et le triclosan dans les habits dans l’UE). Des études toxicologiques in vitro et chez l’animal ont mis en évidence que ces composés étaient des perturbateurs endocriniens et pouvaient interagir avec des systèmes hormonaux impliqués dans le développement normal du système nerveux central. Les mécanismes précis qui pourraient expliquer un effet des perturbateurs endocriniens sur le neurodéveloppement et le comportement pourraient passer par une altération du fonctionnement des hormones thyroïdiennes, des hormones stéroïdiennes, comme l’œstrogène, ou d’autres hormones, comme l’ocytocine ou la vasopressine, des hormones sécrétées par l’hypothalamus.
Face à ces premières conclusions chez l’animal, les chercheurs ont souhaité étudier l’association entre les expositions aux perturbateurs endocriniens pendant la grossesse et le comportement ultérieur des enfants.
L’étude a porté sur 529 petits garçons de la cohorte mère-enfant EDEN, mise en place par l’Inserm. Les femmes enceintes participant à cette cohorte ont été recrutées entre 2003 et 2006 dans les CHU de Nancy et Poitiers. Aux troisième et cinquième anniversaires de l’enfant, ces mamans ont rempli un questionnaire standardisé évaluant certains aspects du comportement de leur enfant tel que l’hyperactivité, les troubles émotionnels et les troubles relationnels. Ce questionnaire standardisé, utilisé depuis une vingtaine d’années, intitulé « Questionnaire des forces et difficultés » de l’enfant, permet d’établir un score dans différentes dimensions du comportement tels que les symptômes émotionnels, les problèmes de relation avec les pairs, les problèmes de conduite, d’hyperactivité et d’inattention. Un échantillon d’urine prélevé durant la grossesse a permis le dosage de biomarqueurs caractéristique de l’exposition aux phénols et aux phtalates dans le Laboratoire de Santé Environnementale des CDC d’Atlanta, qui est en charge des campagnes de biosurveillance américaines.
De 70 à 100% des femmes de la cohorte Eden, recrutées durant leur grossesse entre 2003 et 2006, étaient alors exposées à des niveaux détectables de différentes substances. Les niveaux urinaires étaient de l’ordre de 1 à 3 µg par litre pour le bisphénol A, de 10 à 100 µg par litre pour le triclosan, et de 50 à 200 pour le méthylparabène. Les résultats suggèrent que l’exposition maternelle à certains phénols et phtalates est associée à des troubles du comportement des petits garçons.

L’exposition au bisphénol A était associé à une augmentation des troubles relationnels à 3 ans et des comportements de type hyperactif à 5 ans. Les chercheurs notent que ce travail confirme ainsi que les effets du bisphénol A sur le comportement observés chez l’animal de laboratoire se retrouvent chez l’humain à des expositions faibles, probablement inférieures à celles préconisées par l’autorité européenne de sécurité alimentaire, l’EFSA.

Le métabolite du DBP était lui associé à davantage de troubles émotionnels et relationnels, incluant les comportements de repli, à 3 ans, mais pas à 5 pour les troubles émotionnels. Des associations entre ces composés et le comportement avaient déjà été mis en évidence dans des études précédentes chez de jeunes garçons et chez l’animal. Ainsi, dans une étude réalisée à partir de femmes et d’enfants new-yorkais, une augmentation des comportements de repli chez les enfants de 3 ans avec des niveaux croissants du métabolite du DBP avaient été rapportés en 2012.

Les résultats de cette étude ont aussi montré une association entre le triclosan et une augmentation des troubles émotionnels à 3 et 5 ans. Il s’agit de la première étude évaluant les effets de ce composé sur le comportement, pour lequel l’équipe d’épidémiologie environnementale de Grenoble avait déjà mis en évidence une diminution du périmètre crânien à la naissance, dans cette même population. Au niveau moléculaire, le triclosan est capable d’interagir avec l’axe thyroïdien qui, pendant la grossesse, est impliqué dans le développement du cerveau du fœtus.
L’effectif de l’étude, qui est une des plus vaste sur la question, ne permettait pas d’étudier directement la survenue de pathologies du comportement comme les troubles du spectre autistique, ce qui impliquerait de suivre des dizaines de milliers d’enfants.

Les équipes de recherche vont désormais s’attacher à répliquer ces résultats au sein de la cohorte mère-enfant SEPAGES en cours dans la région Grenobloise, coordonnée par l’Inserm et soutenue par l’European Research Council. Dans cette dernière, de nombreux échantillons d’urine par participant sont recueillis durant la grossesse et les premières années de vie de l’enfant. Cette approche permettra de limiter les erreurs de mesure de l’exposition et d’identifier de potentielles périodes de sensibilité aux phénols et phtalates sur différents événements de santé tels que la croissance, le comportement ou la santé respiratoire. Cela permettra aussi d’étudier l’effet éventuel de ces substances chez les petites filles, qui n’avaient pu être considérées ici. Il est possible que leur sensibilité aux perturbateurs endocriniens diffère de celle des garçons.

[1] Un consortium de recherche associant des équipes de recherche Inserm, les CHU de Nancy et Poitiers, le Center for Disease Controls and Prevention (CDC, Atlanta, USA), et coordonné par l’équipe d’épidémiologie environnementale de l’Institut pour l’Avancée des Biosciences (Inserm/CNRS/Université Grenoble Alpes).

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Un cerveau virtuel pour décrypter l’épilepsie

COMMUNIQUÉ | 29 JUIL. 2016 - 10H55 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

NEUROSCIENCES, SCIENCES COGNITIVES, NEUROLOGIE, PSYCHIATRIE | TECHNOLOGIE POUR LA SANTE


Des chercheurs du CNRS, de l’Inserm, d’Aix-Marseille Université et de l’AP-HM viennent de créer pour la première fois un cerveau virtuel permettant de reconstituer le cerveau d’une personne atteinte d’épilepsie. Ce travail permet de mieux comprendre le fonctionnement de la maladie mais aussi d’aider à préparer des gestes chirurgicaux par exemple. Ces résultats viennent d’être publiés en ligne sur le site de la revue Neuroimage.
 
Un pour cent de la population mondiale souffre d’épilepsie. La maladie affecte les individus différemment, d’où l’importance d’un diagnostic et d’un traitement individualisé. Or actuellement les moyens de comprendre les mécanismes de cette pathologie sont peu nombreux et relèvent surtout de l’interprétation visuelle d’un IRM et d’un électroencephalogramme. Cela s’avère d’autant plus difficile que 50% des patients ne présentent pas d’anomalie visible à l’IRM et que la cause de leur épilepsie reste donc inconnue.
Des chercheurs ont réussi pour la première fois à élaborer un cerveau virtuel personnalisé, en concevant un « modèle » de base et en y additionnant les informations individuelles du patient, comme la façon, propre à chaque individu, dont sont organisées les régions de son cerveau et l’interconnexion des aires entre elles. Le résultat permet de tester sur celui-ci des modèles mathématiques engendrant une activité cérébrale. Les scientifiques ont ainsi pu reproduire le lieu d’initiation des crises d’épilepsie et leur mode de propagation. Ce cerveau a donc une véritable valeur de prédiction du fonctionnement des crises pour chaque patient, ce qui offre un diagnostic beaucoup plus précis.
 
Par ailleurs, 30% des patients épileptiques ne répondent pas aux médicaments. Leur seul espoir reste alors la chirurgie. Celle-ci est efficace si le chirurgien a de bonnes indications sur les zones à opérer.
Le cerveau virtuel permet aux chirurgiens d’avoir une « plate-forme » virtuelle. Ils peuvent ainsi repérer les zones à opérer, en évitant pour ce faire d’avoir à procéder à un geste invasif, et surtout de préparer l’opération en testant différents gestes possibles, en voyant lequel est le plus efficace et quelles sont ses conséquences, chose évidemment impossible à faire sur le patient.

A terme, le but de l’équipe est d’offrir une médecine personnalisée du cerveau, en proposant, grâce à la virtualisation, des solutions thérapeutiques individualisées et spécifiques pour chaque patient. Les chercheurs travaillent actuellement sur des essais cliniques, afin de démontrer la valeur prédictive de leur découverte. Cette technologie est par ailleurs à l’essai sur d’autres pathologies affectant le cerveau, comme l’AVC, Alzheimer, les maladies neuro dégénératives, ou la sclérose en plaques.
Ces travaux impliquent des chercheurs de l’Institut de neurosciences des systèmes (Inserm/AMU), du Centre de résonance magnétique biologique et médicale (CNRS/AMU/AP-HM), du département épileptologie et du département neurophysiologie clinique de l’AP-HM, et l’Epilepsy Center de Cleveland. Ils ont été réalisés au sein de la Fédération hospitalo-universitaire Epinext (www.epinext.org).

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Des macaques retrouvent le contrôle d’un membre paralysé

COMMUNIQUÉ | 09 NOV. 2016 - 19H05 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

NEUROSCIENCES, SCIENCES COGNITIVES, NEUROLOGIE, PSYCHIATRIE

Des primates non-humains ont retrouvé le contrôle d’un membre inférieur paralysé suite à une lésion de la moelle épinière. Cette avancée a été rendue possible grâce à une interface cerveau-moelle épinière (dite « neuroprothèse »). Ce système agit comme un pont sans fil entre le cerveau et les centres de la marche situés dans la moelle épinière, court-circuitant ainsi la lésion. Cette neuroprothèse a été développée par un consortium international mené par l’École Polytechnique de Lausanne (EPFL) au sein duquel l’Institut des maladies neurodégénératives (CNRS/Université de Bordeaux) sous la direction d’Erwan Bezard, directeur de recherche Inserm a mené la validation expérimentale chez l’animal. Les résultats sont publiés le 9 novembre 2016 dans la revue Nature. Un essai clinique a d’ores et déjà été initié à l’hôpital universitaire de Lausanne afin de tester les effets thérapeutiques de cette neuroprothèse chez des patients souffrant de lésions de la moelle épinière.
 
Le 23 juin 2015, un premier singe macaque porteur d’une lésion de la moelle épinière a pu retrouver le contrôle d’un membre inférieur paralysé, et donc remarcher, grâce à une neuroprothèse appelée « interface cerveau-machine » court-circuitant la lésion. Ce système est capable de restaurer la communication entre le cerveau (lieu de genèse des actions volontaires) et la région de la moelle épinière produisant les mouvements des membres inférieurs.

Comment ?
Cette interface cerveau-machine enregistre l’activité cérébrale liée à l’intention de marche, la décode, et transmet cette information à la moelle épinière sous la lésion. Cette transmission est assurée par des électrodes qui stimulent les réseaux nerveux activant les muscles des jambes pendant la locomotion naturelle. Ainsi, seuls les mouvements souhaités par le singe sont produits.
Cette neuroprothèse a été conçue à l’EPFL (Lausanne, Suisse) et techniquement développée par un groupe international composé de Medtronic (USA), l’Université Brown (USA) et le Fraunhofer ICT-IMM (Mayence, Allemagne). Elle a ensuite été testée chez le primate en collaboration avec l’Inserm, le CNRS, l’Université de Bordeaux et le Centre Hospitalier Universitaire de Lausanne (Suisse).
“C’est la première fois qu’une neuroprothèse restaure la marche chez le primate” déclare Grégoire Courtine, professeur à l’EPFL, qui conduit le consortium.
“Les deux singes ont été capables de remarcher immédiatement après la mise en fonction de la neuroprothèse. Aucun entrainement n’a été nécessaire” indique Erwan Bézard, directeur de recherches Inserm et directeur de l’Institut des maladies neurodégénératives (CNRS/Université de Bordeaux), qui a supervisé les expériences sur le primate menées dans son centre. “ Il faut toutefois conserver à l’esprit les nombreux challenges qu’il reste à relever. Même si les essais cliniques débutent, cela prendra quelques années avant que de telles approches soient disponibles en clinique pour l’Homme”.
 
L’interface cerveau-moelle épinière court-circuite la lésion, en temps réel et sans fil
Dans le système nerveux intact, le signal électrique produisant la marche est généré au niveau des neurones cérébraux du cortex moteur. Ces signaux sont aussitôt envoyés à la région lombaire de la moelle épinière. A ce niveau, des réseaux complexes de neurones prennent le relais et contrôlent l’activation des muscles des jambes responsables de la marche. Des faisceaux de fibres nerveuses provenant du cerveau fournissent l’information requise à ces neurones quant à l’intention (ou non) de marcher, leur permettant alors de s’activer pour la réalisation du comportement. Une stimulation électrique délivrée précisément est donc capable de moduler ces réseaux et de produite l’activation désirée des muscles des jambes.

L’interface cerveau-moelle épinière court-circuite la lésion, en temps réel et sans fil. La neuroprothèse décode l’activité du cortex moteur pour « comprendre » le désir de marche ou de quelque mouvement que ce soit et transmet cette information au stimulateur. Ce dernier active les électrodes situées sous la lésion à la surface de la moelle épinière pour permettre l’activation contrôlée des muscles des jambes, en fonction du réel souhait de l’animal.

Le Pr. Jocelyne Bloch, neurochirurgienne, du centre hospitalier universitaire de Lausanne (CHUV) conduit maintenant l’essai clinique qui permettra d’évaluer, chez l’Homme, le potentiel thérapeutique de cette technologie qui permettrait à des patients avec des lésions incomplètes de la moelle épinière de remarcher.
 
L’interface est composée d’un implant cérébral, d’un système d’enregistrement, d’un ordinateur, d’un stimulateur implantable et d’un implant spinal.
L’implant cérébral est une puce comparable à celles déjà utilisées chez l’Homme pour des recherches sur les interfaces cerveau-ordinateur, et placée

chirurgicalement sur le cortex moteur.
Développé à l’Université Brown en collaboration avec les Drs Borton et Nurmikko, le système d’enregistrement est connecté à l’implant cérébral pour enregistrer l‘activité électrique et relayer celle-ci en temps réel et sans fil à un ordinateur.
L’ordinateur décode l’activité électrique cérébrale, grâce à des algorithmes spécifiquement développés pour détecter le souhait du singe d’effectuer tel ou tel mouvement en temps réel. Cette « intention » de se mouvoir est transformée en protocole de stimulation de la moelle épinière qui est transmis, là encore sans fil, au stimulateur spinal implantable.

Le stimulateur spinal implantable est du type de ceux communément utilisés pour la stimulation cérébrale profonde (exemples : maladie de Parkinson, tremblement essentiel). Tim Denison et son équipe (Medtronic Inc.) ont développé un nouveau petit logiciel incorporé dans le stimulateur pour recevoir les informations en temps réel. Le stimulateur spinal implantable reçoit le protocole de stimulation sans fil et délivre les instructions de stimulation via l’implant spinal.

L’implant spinal est composé de 16 électrodes préalablement placées chirurgicalement à des endroits précis sur la partie dorsale de la moelle épinière lombaire. Cet implant spinal active de manière synergique les groupes de muscles de la jambe paralysée, permettant la production des mouvements de flexion et d’extension nécessaires à la marche.

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