Pourquoi les scientifiques massent-ils des souris avec des robots ?

Pourquoi les scientifiques massent-ils des souris avec des robots ?

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  • Une nouvelle étude révèle que la mécanothérapie robotisée a diminué les dommages musculaires et a stimulé la réparation musculaire chez les souris souffrant d’une grave lésion musculaire de la jambe squelettique.
  • Les scientifiques ont également découvert que la mécanothérapie provoquait une réduction de certains globules blancs responsables de l’inflammation.
  • Ensuite, les scientifiques devront confirmer si la mécanothérapie a les mêmes effets chez les humains souffrant de lésions musculaires squelettiques graves et si elle peut être utilisée en clinique.

Le muscle squelettique permet au corps de bouger et de maintenir une posture. Une blessure directe, par exemple un traumatisme, peut nuire aux mouvements et à la qualité de vie d’une personne.

Les gens utilisent le massage et d’autres mécanothérapies depuis des milliers d’années pour apaiser les muscles endoloris et blessés. Cependant, la science derrière les effets du massage n’a pas été examinée en détail.

“Beaucoup de gens ont essayé d’étudier les effets bénéfiques du massage et d’autres mécanothérapies sur le corps, mais jusqu’à présent, cela n’avait pas été fait de manière systématique et reproductible”, explique l’auteur principal de la présente étude, le Dr. Bo Ri Seo, Ph.D.

« Nos travaux montrent un lien très clair entre la stimulation mécanique et la fonction immunitaire », poursuit-il.

Réparation musculaire

Comme une grande partie du corps humain, le muscle squelettique peut se réparer. Le processus comprend trois étapes :

  • destruction et inflammation : 1 à 3 jours
  • réparation : 3 à 4 semaines
  • rénovation : 3 à 6 mois

En cas de lésion musculaire, les fibres musculaires se rompent et meurent. Les globules blancs envahissent le site de la blessure, éliminant les cellules musculaires mortes et activant les cellules qui aident à monter une réponse immunitaire. Cela inclut la libération de facteurs de croissance, de cytokines et de chimiokines.

Pendant la phase de réparation, les cellules satellites, ou cellules précurseurs musculaires, se développent et se différencient en cellules musculaires. Ceux-ci remplacent ensuite les cellules blessées dans la fibre musculaire et des tissus cicatriciels se forment.

Dans la phase de remodelage, les fibres musculaires mûrissent et le tissu cicatriciel se contracte. Cependant, des blessures étendues peuvent provoquer la formation de tissu cicatriciel dense, empêchant la réparation musculaire et entraînant une récupération incomplète de la fonction musculaire.

Besoin de traitement non satisfait

Malgré ses complications, le traitement chirurgical reste la norme de soins actuelle pour les lésions musculaires sévères.

Reconnaissant la nécessité d’un traitement non invasif efficace pour les lésions musculaires squelettiques graves, des chercheurs de l’Université Harvard à Cambridge, MA, ont mené une étude sur l’utilisation de la mécanothérapie comme traitement potentiel.

Leurs résultats sont publiés dans la revue Science Translational Medicine.

Le Dr Seo, chercheur postdoctoral au Wyss Institute de Harvard, a expliqué à Medical News Today :

« Notre étude précédente a montré les impacts bénéfiques de la charge compressive pour la régénération des muscles squelettiques. Sur la base de cette découverte, nous avons voulu développer un [scientifically] protocole validé et optimal pour la mécanothérapie et de comprendre les mécanismes associés aux impacts thérapeutiques.

Les chercheurs ont développé un dispositif robotique externe pour fournir une pression précise, contrôlée et mesurable au muscle de la jambe chez la souris. Les scientifiques ont également utilisé des ultrasons pour mesurer la réponse des tissus au stress appliqué.

Un à 14 jours après la blessure, les scientifiques ont administré aux souris du groupe de traitement une mécanothérapie avec une pression correspondant à des tensions musculaires de 10, 20 ou 40 % pendant 5 minutes toutes les 10 à 12 heures. Les scientifiques n’ont pas traité les souris du groupe témoin.

Résultats fonctionnels améliorés

Par rapport aux souris témoins, les souris du groupe de traitement ont démontré une réduction significative des dommages aux fibres musculaires et des cicatrices. Les auteurs notent également une augmentation du diamètre des fibres musculaires, qui est un indicateur de la réparation et de la récupération de la force.

Étant donné que les améliorations de la réparation musculaire étaient similaires dans les groupes à 10, 20 et 40 %, l’étude s’est poursuivie en utilisant le paramètre de pression de tension musculaire de 20 % pour les autres expériences.

Pour découvrir comment la mécanothérapie a favorisé la réparation musculaire, les chercheurs ont également mesuré les niveaux de facteurs inflammatoires – cytokines et chimiokines – au fil du temps.

L’étude a identifié que la mécanothérapie réduisait de plus de moitié les niveaux d’une cytokine responsable du mouvement des neutrophiles au jour 3. Les neutrophiles aident à éliminer les cellules endommagées et à communiquer avec d’autres cellules pour favoriser la réparation et la réponse immunitaire. Les neutrophiles jouent également un rôle dans l’inflammation.

Pour comprendre pourquoi les neutrophiles et les cytokines sortaient du muscle, les chercheurs ont injecté un composé fluorescent dans le muscle. Ils ont observé que la mécanothérapie provoquait directement cet exode du muscle.

Ensuite, les scientifiques ont cultivé des cellules satellites – qui sont essentiellement des cellules souches musculaires – avec des facteurs que les neutrophiles sécrètent. Ils voulaient évaluer leurs effets sur la réparation musculaire.

Les auteurs de l’étude ont découvert que les facteurs sécrétés par les neutrophiles favorisaient initialement la réparation, mais lorsqu’ils étaient présents pendant une période plus longue, ils nuisaient à la production de fibres musculaires.

Après avoir analysé les fibres musculaires produites dans les deux groupes après 14 jours, les chercheurs ont découvert que les cellules musculaires des jambes traitées par mécanothérapie contenaient davantage de fibres de type IIX.

Les fibres de type IIX ont un diamètre plus grand et peuvent produire une force accrue, conformément aux résultats observés par les chercheurs chez les souris ayant reçu une mécanothérapie.

Dans l’expérience finale, les scientifiques ont utilisé un traitement aux anticorps pour éliminer les neutrophiles chez les souris pendant les 3 premiers jours après la blessure. Ils ont constaté que les muscles des souris traitées récupéraient plus rapidement.

Ils ont découvert que la mécanothérapie et le traitement par anticorps réduisaient considérablement les dommages musculaires et le développement de fibres musculaires plus grosses.

Conclusions et avenir

Le Dr Bert Mandelbaum, qui n’a pas participé à l’étude, s’est également entretenu avec MNT. Le Dr Mandelbaum est chirurgien orthopédiste au Cedars-Sinai Kerlan-Jobe Institute et codirecteur du Cedars-Sinai Regenerative Orthobiologicals Center à Los Angeles.

Il a été intrigué par la conception expérimentale – en particulier l’utilisation de la robotique pour « prescrire » des charges musculaires spécifiques, puis l’évaluation des facteurs biologiques produits par les charges.

Parlant des résultats, l’auteur principal, le Dr Seo, a déclaré à MNT :

“C’était super excitant de voir que le muscle gravement blessé traité avec une charge compressive sans produit biologique/non invasive montre des résultats fonctionnels comparables à ceux traités avec des thérapies à base de produits biologiques trouvées dans d’autres études.”

« De plus, nous avons été surpris par le fait que les neutrophiles étaient significativement impliqués dans ce processus en influençant directement les activités des cellules progénitrices musculaires », a-t-il poursuivi.

“En outre, nous avons constaté que la charge compressive réduit rapidement les neutrophiles et leurs facteurs associés au jour 3 après la blessure – avec ce changement […] confiné au site blessé. Cela fait de la mécanothérapie un excellent candidat thérapeutique pour les patients qui utilisent déjà d’autres interventions médicales ou des complications de santé existantes – par exemple, les maladies inflammatoires.

Il a poursuivi en disant: «Nos conclusions sont basées sur [studies in] souris, des études supplémentaires sont donc nécessaires pour confirmer ses effets sur les grands animaux et les humains. De plus, étant donné que la cinétique et les amplitudes de la réponse immunitaire peuvent différer selon les types de blessures, comment et quoi administrer doivent être optimisés en conséquence. »

En conclusion, le Dr Mandelbaum a déclaré à MNT : « Je pense que c’est une excellente hypothèse, quelque chose qui doit être prouvé au fil du temps. »

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