La maladie de Parkinson et la stimulation cérébrale profonde

Un point central dans ce travail de thèse trouve son origine dans les travaux du Pr. A.L. Bénabid et l’invention de la stimulation cérébrale profonde pour le traitement symptomatique de la maladie de Parkinson 94. Cette maladie, provoquée par la dégénérescence des neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta, se manifeste par un ensemble de symptômes cliniques bien identifiés qui constituent le “syndrome parkinsonien”: tremblement de repos, akinésie, rigidité. En 1987, le Pr. Bénabid rapporte l’utilisation de la stimulation cérébrale à haute fréquence dans le noyau thalamique ventro-intermédiaire pour le traitement du tremblement essentiel 95. Très rapidement, la stimulation cérébrale profonde (Deep Brain Stimulation (DBS)) s’étend comme technique chirurgicale de référence pour la maladie de Parkinson, et connaît également une extension à d’autres pathologies cérébrales comme les dystonies ou les troubles obsessionnels compulsifs 96. Au delà du progrès thérapeutique majeur, cette technique chirurgicale introduit un nouveau paradigme de chirurgie invasive mais non lésionnelle, dont les effets sont complètement réversibles à l’arrêt de la stimulation. Les patients sont implantés de manière bilatérale avec des électrodes placées dans le noyau subthalamique connectées à un stimulateur externe en position pectorale sous-cutanée. Au moment de l’implantation, la trajectoire pour le placement final de l’électrode est tracée à l’aide d’un stylet chirurgical en inox. Les membres de l’équipe ont pu montrer qu’il permet de recueillir des micro-fragments de tissus exploitables pour l’analyse protéomique du tissu cérébral.

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Figure 7: Illustration de la collecte de micro fragments tissulaires au cours d'une intervention de DBS

En nous rendant au bloc, nous avons collecté les stylets en inox qui étaient alors éliminés comme des déchets opératoires. En plongeant directement l’extrémité caudale de ces stylets soit dans du tampon de lyse pour la protéomique soit dans du fixateur, l’équipe a montré que

i) la DBS est un modèle d’accès non lésionnel à du tissu cérébral frais, dans des territoires profonds du cerveau, ii) l’inox chirurgical qui entre en contact avec le tissu est chargé de micro-fragments analysables en biologie, iii) ces micro-fragments sont significativement porteurs d’une information moléculaire associée à la pathologie.

Devant cette opportunité unique, il paraissait évident d’optimiser un dispositif dédié

d’empreinte tissulaire qui permette de standardiser la capture de fragments tissulaires et de

prévenir la contamination par des fragments issus d’autres régions du système nerveux pouvant être collectés le long de la trajectoire et non dans les noyaux ciblés. Idéalement, ledit dispositif devrait permettre de capter du tissu et de conserver l’orientation spatiale de la zone ciblée. Pour cela, nous avons eu l’idée d’utiliser un nouveau matériau, le silicium chimiquement modifié. Une collaboration avec deux départements du CEA Léti à Grenoble, le département Technologie et Biologie pour la Santé (DTBS) et le département Technologies

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Silicium (DTSi) a permis la réalisation d’un outil spécifique, utilisant une puce en silicium microstructuré et chimiquement modifié. Ce dispositif a fait l’objet d’un dépôt de brevets identifiés sous les numéros WO 2008/006871 et WO 2006/090220.

Figure 8: Description de l'outil d'empreinte

Cet outil reprend les dimensions du stylet opératoire précédemment évoqué, à savoir un tube- guide de diamètre externe 1200µm et de diamètre interne 700µm. Ce tube-guide comporte une fenêtre d’exposition de longueur variable, plusieurs versions ont été déclinées entre 0,4 et 2 cm de long (pour répondre à des besoins différents en fonction des structures ciblées). À l’intérieur du tube guide, s’engage un mandrin dont la partie terminale supporte une puce en silicium de 600µm de large par 2cm de long et 300µm d’épaisseur. Cette dernière cote est particulièrement importante et sera rediscutée ultérieurement dans ce travail au sujet de l’amincissement du silicium poreux. Lorsque le mandrin est dans le tube-guide, par rotation, on obtient au niveau de la fenêtre d’exposition deux positions: fermée, la puce est protégée dans le dispositif, ouverte: la puce entre en contact avec le tissu.

Grâce à ce dessin, nous avons pu montrer i) l'efficacité du dispositif in vitro sur des pièces opératoires et in vivo chez le rongeur puis les grands mammifères, ii) l'absence de toxicité du dispositif lors de contacts aigus et chroniques du tissu nerveux avec le silicium, iii) la compatibilité des empreintes tissulaires obtenues avec une approche d’analyses

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multimodales associant protéomique, transcriptomique, immunohistochimie et culture cellulaire 97.

L’ensemble de ces résultats a été complété par plusieurs tests de biocompatibilité règlementaires selon la norme ISO10993. Cette norme a été proposée par l’International Normalization Organization (ISO) pour standardiser l’évaluation biologique des dispositifs médicaux, dans le but d’améliorer la sécurité des patients. La partie 1, en particulier, décrit les principes généraux sur lesquels repose l’évaluation biologique des dispositifs, et classe ces derniers en fonction de leur nature et des temps de contact avec les tissus.

Tout ceci a permis de déposer une demande d’autorisation d’essai clinique auprès de l’Agence Nationale de Sécurité du Médicament (ANSM). Pour des raisons multiples et notamment éthiques, cette autorisation a été demandée pour évaluer dans un premier temps l’opérabilité clinique du dispositif dans le contexte des glioblastomes multiformes (GBM). Dans un second temps, cet essai clinique vise à explorer le compartiment péri-tumoral pour y décrypter les phénomènes moléculaires qui font l'hétérogénéité et constituent probablement le socle de la récidive post exérèse.