Ouvrir la voie à une thérapie musculaire non invasive pour les personnes âgées

Ouvrir la voie à une thérapie musculaire non invasive pour les personnes âgées

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La mécanothérapie, le concept d’utilisation de forces mécaniques pour stimuler la cicatrisation des tissus, est utilisée depuis des décennies comme une forme de thérapie physique pour aider à guérir les muscles blessés. Cependant, les bases biologiques et les paramètres optimaux des mécanothérapies sont encore mal compris, en particulier en ce qui concerne les patients âgés. Compte tenu du déclin bien connu de la capacité de guérison qui se produit avec l’âge, les patients âgés ont tout à gagner d’une approche de traitement musculo-squelettique efficace et non invasive.

Une nouvelle étude multidisciplinaire aide à combler ce manque de connaissances sur l’efficacité des mécanothérapies dans les muscles âgés. L’étude a été réalisée par des chercheurs du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering et de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) dirigée par David Mooney, Ph.D., membre de la Wyss Core Faculty. en collaboration avec le membre associé du corps professoral et professeur Paul A. Maeder d’ingénierie et de sciences appliquées, Conor Walsh, Ph.D.

Dans des travaux antérieurs, les collaborateurs ont utilisé l’expertise de Walsh’s Lab dans les systèmes robotiques portables pour développer un dispositif de mécanothérapie robotique qui fonctionne comme un pistolet de massage très avancé. Cette technologie a permis l’administration précise d’une mécanothérapie non invasive aux muscles blessés de souris, permettant à l’équipe de mesurer ses effets biologiques. Les chercheurs avaient utilisé cet appareil pour optimiser l’amplitude, la durée et la fréquence de la force appliquée aux muscles des jeunes animaux pour accélérer la guérison, et ont découvert que la mécanothérapie accélérait la guérison musculaire en atténuant l’inflammation après une blessure.

Maintenant, en utilisant cet appareil sur des muscles âgés, les chercheurs ont découvert que le même traitement de mécanothérapie qui aide les jeunes muscles à guérir plus rapidement après une blessure a en fait l’effet inverse avec le vieillissement – les paramètres qui ont favorisé la guérison des jeunes muscles. exacerbé blessure au vieux muscle. À la recherche d’une explication à ces résultats, l’équipe a découvert que la mécanothérapie amplifiait plutôt que soulageait l’inflammation dans les muscles âgés, entravant finalement le processus de guérison normal en perturbant le comportement des cellules souches musculaires, un sous-ensemble de cellules responsables du remplacement des tissus musculaires endommagés.






Incités par ces découvertes, les chercheurs ont ensuite demandé si le contrôle de l’inflammation ainsi que la mécanothérapie pouvaient aider à obtenir des effets curatifs sur les muscles âgés. Ils ont constaté que c’était bien le cas : la combinaison de la mécanothérapie avec un traitement anti-inflammatoire améliorait significativement la cicatrisation des muscles âgés et était supérieure au traitement anti-inflammatoire seul. Cet ouvrage, publié en Robotique scientifiqueouvre une voie thérapeutique non invasive passionnante pour la guérison des lésions musculaires chez les patients âgés.

“Notre étude met en évidence des différences critiques dans la façon dont les cellules souches musculaires et les cellules immunitaires réagissent aux forces mécaniques dans le contexte de l’âge, et comment l’inflammation régulée à la hausse compromet en outre la fonction des cellules souches âgées nécessaires à la régénération des vieux muscles”, a déclaré Mooney qui est également le professeur de bioingénierie de la famille Robert P. Pinkas à SEAS. “Les mécanothérapies musculaires ne seront donc probablement pas une “taille unique”. Pour réaliser leurs avantages, ils devront être adaptés aux populations de patients, et plus particulièrement pour les personnes âgées, il sera essentiel de moduler l’inflammation.”

De la surprise à la solution

Suite à leur découverte surprenante que la mécanothérapie à elle seule entrave en fait le processus normal de régénération des muscles âgés en interagissant avec le système immunitaire, l’équipe s’est penchée plus en profondeur sur les cellules souches des muscles. L’application d’une charge mécanique au muscle, comme cela se fait lors d’un traitement de mécanothérapie, influence le comportement des cellules musculaires via plusieurs “voies de mécanotransduction” moléculaires qui affectent également les cellules souches.

“Nous avons montré que bien que le comportement des cellules souches âgées ait été perturbé par l’inflammation élevée, elles étaient toujours capables de” ressentir “les forces mécaniques de chargement, comme nous l’avons démontré par l’activation de ces voies”, a déclaré la première auteur Stephanie McNamara, qui est une étudiant diplômé de l’équipe de Mooney et actuellement inscrit au programme conjoint Harvard / MIT MD-Ph.D. programme. “C’est en fait ce qui nous a incités à nous demander si le contrôle de l’inflammation pouvait permettre à ces cellules de répondre aux stimuli mécaniques – et c’est effectivement le cas.”

L’équipe a découvert que l’administration d’un traitement anti-inflammatoire sous forme de glucocorticoïdes parallèlement à la mécanothérapie supprimait les principales voies pro-inflammatoires et réduisait les niveaux d’inflammation globaux dans les muscles âgés blessés par rapport à ceux observés dans les muscles jeunes blessés. Pourtant, au niveau cellulaire, les cellules musculaires ont continué à subir une mécanotransduction et, en supprimant les impacts négatifs de l’inflammation, les muscles âgés blessés pourraient répondre positivement à la charge mécanique délivrée par le robot.

“Il est bien connu qu’avec l’âge, de nombreux processus normaux de guérison musculaire et d’inflammation changent. Il est important de se demander si les mêmes mécanismes observés dans les études réalisées sur de jeunes animaux restent les mêmes à mesure que le corps vieillit”, déclare McNamara. “En tirant parti de ce que nous avons appris dans cette étude et de nos travaux précédents et en les combinant avec une expertise croissante dans les systèmes robotiques mous portables, nous pensons qu’à l’avenir, des approches mécanothérapeutiques personnalisées pourront être développées pour guérir les blessures à tous les âges.”

“Cette découverte qu’une mécanothérapie non invasive peut stimuler la réparation musculaire chez les personnes âgées lorsqu’elle est associée à une thérapie anti-inflammatoire ouvre une voie entièrement nouvelle pour la régénération et la réparation chez les populations âgées. Les mécanothérapies ont clairement un immense potentiel pour changer la vie des patients, mais il Ce sont de véritables collaborations interdisciplinaires, comme celle entre les groupes de Dave Mooney et de Conor Walsh à l’Institut Wyss, qui ont préparé le terrain pour les faire progresser dans les réalités cliniques », a déclaré le directeur fondateur de Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., qui est également professeur Judah Folkman de biologie vasculaire à la Harvard Medical School et au Boston Children’s Hospital, et professeur Hansjörg Wyss d’ingénierie bioinspirée à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.

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