Briser la barrière des ultrasons

Dans les archives du médecin

À l'âge de 56 ans, David Shorr, alors conseiller en prêts hypothécaires à Columbus (OH), a remarqué des changements dans sa mémoire et ses pensées. Trois ans plus tard, il cherche les mots pour décrire ce qui s'est passé.

"Ce n'était pas soudain, mais au fil du temps, je savais dans mon esprit que quelque chose était différent. Je n'étais pas capable de gérer certaines des choses que je faisais avant", dit Shorr, en parlant lentement et prudemment. "Je me suis rendu compte que les gens voyaient ce qui se passait avec moi. Au fur et à mesure, la situation s'est aggravée. On m'a diagnostiqué la maladie d'Alzheimer."

Shorr et sa femme, Kim, se sont rendus au Wexner Medical Center de l'Université de l'État de l'Ohio pour y être traités. Les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer reçoivent des médicaments pour atténuer certains des symptômes, mais il n'existe pas de traitement éprouvé qui permette de guérir la maladie ou de ralentir sa progression. "Ils nous ont demandé dès le début si nous étions intéressés par des essais cliniques", dit Kim. Cette année, ils ont trouvé une correspondance. Mais le traitement, dit Kim, semblait intense.

Les chercheurs raseraient la tête de Shorr, puis utiliseraient des ondes ultrasonores pour tenter d'ouvrir sa barrière hémato-encéphalique - il s'agit d'un bouclier situé sous le crâne et constitué de vaisseaux sanguins qui protègent le cerveau de tout germe ou autre menace pouvant circuler dans la circulation sanguine. La barrière hémato-encéphalique maintient le cerveau en bonne santé en empêchant les infections d'entrer. Mais lorsqu'une maladie comme la maladie d'Alzheimer se trouve dans le cerveau, cette barrière peut empêcher les médicaments utiles d'y pénétrer.

Nouvelles utilisations des ultrasons

Les ultrasons pour ouvrir la barrière hémato-encéphalique dans la maladie d'Alzheimer sont les derniers en date dans le domaine croissant des ultrasons focalisés. La plupart des gens pensent aux ultrasons comme à un moyen de prendre des photos floues en noir et blanc d'un fœtus dans l'utérus. Mais avec les ultrasons focalisés, les médecins utilisent les ondes sonores pour traiter activement une maladie plutôt que d'en produire passivement des images. Il s'agit déjà d'un traitement approuvé par la FDA pour le tremblement essentiel et d'un traitement approuvé pour la maladie de Parkinson en dehors des États-Unis. Il est également en cours d'examen ici.

La technique fait également des vagues dans la recherche sur le cancer du sein, le diabète et les personnes atteintes de tumeurs cérébrales, de la maladie de Lou Gehrig (également appelée sclérose latérale amyotrophique ou SLA) et de maladies mentales, comme la dépression grave.

"Parce que les ultrasons focalisés présentent une combinaison de caractéristiques si puissantes - c'est un outil unique et peu invasif qui peut déclencher toute une série de réactions dans l'organisme - ils ont un potentiel énorme pour le traitement d'une multitude de problèmes médicaux", explique Richard Price, directeur de recherche au Focused Ultrasound Center de l'université de Virginie. "Il existe probablement de nombreuses applications des ultrasons focalisés que nous n'avons même pas encore commencé à envisager."

Kim Shorr dit qu'elle espère que l'échographie pourra profiter à son mari : "Si cela l'aide, ce serait formidable. Et si ce n'est pas le cas, alors au moins peut-être que cela aidera quelqu'un un jour. Si cela peut aider quelqu'un, nous en serions ravis."

Dans l'essai clinique auquel Shorr a participé cette année, les chercheurs voulaient tester plusieurs choses : Premièrement, s'il était possible d'ouvrir la barrière hémato-encéphalique. Ensuite, ils voulaient s'assurer que cela ne ferait pas de mal à la personne. Enfin, ils voulaient savoir si la barrière se refermerait par la suite. Le risque majeur de l'ouverture de la barrière hémato-encéphalique est qu'elle reste ouverte et expose les patients à des infections qui pourraient menacer leur vie. Dans les essais cliniques de phase I comme celui-ci, l'objectif est uniquement de voir si un traitement est sûr. On ne s'attend pas à ce qu'il guérisse une personne ou améliore sa situation.

Shorr a maintenant subi trois séances d'échographie, et sa barrière hémato-encéphalique s'est refermée d'elle-même quelques heures après chacune d'elles. Il en a été de même pour les patients du Sunnybrook Health Sciences Center de Toronto, où les chercheurs ont été les premiers au monde à ouvrir la barrière hémato-encéphalique chez une personne atteinte de la maladie d'Alzheimer.

Si la procédure est jugée sûre, les chercheurs passeront à la phase suivante, qui consistera à déterminer s'il est possible d'administrer des médicaments directement dans le cerveau une fois la barrière hémato-encéphalique ouverte et de voir si cela permet de traiter la maladie. Le traitement pourrait avoir des effets positifs en soi, sans qu'il soit nécessaire d'y ajouter des médicaments. "Il se peut que l'ouverture de la barrière hémato-encéphalique permette au système immunitaire de l'organisme de pénétrer dans le cerveau et d'éliminer une partie de la plaque amyloïde [qui s'accumule dans le cerveau affecté par la maladie d'Alzheimer]", explique Nir Lipsman, MD, PhD, un scientifique du Sunnybrook Health Sciences Center.

Les premières expériences menées à Sunnybrook ont montré que la technique à ultrasons réduisait à elle seule la plaque cérébrale - les dépôts qui s'accumulent dans le cerveau et qui seraient à l'origine des problèmes de mémoire - chez les souris. Les chercheurs de Sunnybrook, de l'Ohio State et d'autres hôpitaux cherchent maintenant à savoir s'il en sera de même chez l'homme.

Maintenir une main tremblante

Les mains de Rich Powley ont commencé à trembler lorsqu'il avait 57 ans. Son médecin lui a dit qu'il avait un tremblement essentiel, un trouble neurologique qui peut affecter n'importe quelle partie du corps mais qui frappe souvent les mains, en particulier la main dominante. Il a tendance à se manifester à un âge avancé et peut s'aggraver avec le temps. "Si une personne atteinte de ce trouble veut attraper quelque chose, comme une tasse à café, le tremblement s'aggrave au fur et à mesure qu'elle se concentre sur cet objet", explique M. Price.

Le médecin de Powley lui a donné des médicaments pour le tremblement, mais les effets secondaires - cauchemars, somnolence extrême, perte de poids et sensation de froid permanente - étaient pires que le tremblement, dit-il. Après 26 ans de tremblements, à l'âge de 83 ans, Powley ne pouvait plus peindre à l'huile comme il le faisait auparavant. Il devait tenir le pinceau à deux mains. Il a dû renoncer à utiliser des haches, des scies et des outils électriques sur le tronçon de 3 km du sentier des Appalaches qu'il entretient près de sa maison à Free Union, en Virginie. Il ne pouvait pas se raser ou mettre du sucre dans son café. Il portait un bavoir lorsqu'il mangeait. "J'ai essayé de ne pas être déprimé", dit-il. "J'ai essayé de changer ma façon de faire les choses. Mais je devais compter sur ma femme pour beaucoup de choses".

Cette année, le médecin de Powley à l'University of Virginia Health System lui a demandé s'il voulait essayer les ultrasons focalisés pour le tremblement de l'une de ses mains. Dans cette procédure, les médecins utilisent l'IRM pour trouver les cellules nerveuses du cerveau à l'origine du tremblement. Ils équipent ensuite le patient d'un casque personnalisé qui envoie des ondes ultrasonores à l'endroit exact où se situe le problème. Les ondes ultrasonores chauffent la petite partie du tissu cérébral coupable et la détruisent. "Il s'agit essentiellement de couper le circuit défectueux et de rendre au patient la capacité d'utiliser sa main beaucoup mieux", explique M. Price.

Avant que les neurochirurgiens ne commencent le traitement sur Powley, celui-ci a dû écrire son nom et dessiner une spirale sur du papier. "Pendant que j'étais dans la machine [IRM], dit-il, ils me faisaient sortir de temps en temps et me donnaient la feuille de papier et le crayon, et j'essayais à nouveau de faire un cercle. Cela leur permettait de savoir s'ils s'en sortaient bien."

Pendant 2 heures, ils l'ont fait rouler dans et hors de la machine pour vérifier leur travail jusqu'à ce que finalement tout le monde soit satisfait. "Ils m'ont sorti de la machine, et j'ai refait le test avec le crayon et le papier, et je pouvais à nouveau écrire", raconte Powley, qui s'est remis à peindre. "Je peux manger mon petit-déjeuner avec une cuillère, sans bavoir. C'est comme un petit-déjeuner normal, et je suis tellement heureux."

Si l'intervention a permis de se débarrasser du tremblement de la main droite de Powley, elle n'a pas forcément le même effet sur tout le monde. En moyenne, les gens obtiennent une amélioration d'environ 50 % de l'utilisation de leur main ou de la zone touchée par le tremblement. Et comme toute autre procédure médicale, celle-ci comporte des risques. Parmi les effets secondaires possibles, citons l'engourdissement ou le picotement des doigts, les maux de tête et l'instabilité. Et il y a une chance que la procédure puisse rendre la marche difficile ou faire perdre à une personne le contrôle de certaines fonctions corporelles, comme parler ou ramasser des objets.

Envoi d'une éruption

Les ondes ultrasonores focalisées pourraient être utiles dans d'autres endroits que le cerveau. Des chercheurs de l'université de Virginie utilisent cette technologie pour tenter de déclencher une attaque du système immunitaire contre le cancer. Les cellules cancéreuses ont des caractéristiques qui leur permettent de tromper le système immunitaire - le système de défense intégré de l'organisme. Le système reconnaît la grippe, le rhume et d'autres infections comme une menace et les attaque. Mais le cancer parvient souvent à se faufiler.

De nouveaux médicaments d'immunothérapie peuvent aider le système de défense naturel de l'organisme à reconnaître le cancer comme une menace. Ces médicaments sont efficaces contre le mélanome, le cancer du poumon et d'autres maladies. Mais parfois, par exemple dans le cas du cancer du sein, ils ne suffisent pas à réveiller le système immunitaire. Dans le cadre d'expériences menées à l'université de Virginie, lorsqu'une femme commence une immunothérapie pour un cancer du sein, elle reçoit également un traitement spécialisé par ultrasons. Les médecins utilisent des ondes ultrasonores pour détruire quelques cellules cancéreuses à la surface de la tumeur du sein. L'inflammation peut alerter le système immunitaire et déclencher une attaque. "L'idée avec les ultrasons est que le stress thermique va amener le système immunitaire à reconnaître les cellules cancéreuses et à les combattre", explique Mme Price.

Il est trop tôt pour dire si cette théorie se vérifiera. Les femmes participant à cet essai sont atteintes d'un cancer très avancé et ont choisi de participer à l'étude pour contribuer à la recherche qui pourrait aider les femmes atteintes d'un cancer du sein à l'avenir. "Jusqu'à présent", déclare M. Price, "nous observons des changements très intéressants dans le comportement de la tumeur après qu'elle a été touchée par les ultrasons focalisés."

Les chercheurs ne pensent pas avoir épuisé toutes les possibilités en matière d'ultrasons. Dans d'autres expériences précoces - qui n'ont pas encore été menées chez l'homme mais qui ont donné de bons résultats chez la souris - des ingénieurs biomédicaux de General Electric Global Research à Schenectady, dans l'État de New York, ont réussi à faire baisser la glycémie en concentrant les ondes ultrasonores sur les cellules nerveuses du foie qui contribuent à réguler la glycémie. Des chercheurs de l'université du Minnesota ont réduit l'inflammation et rendu l'arthrite moins grave chez des souris en ciblant les ultrasons près de la rate. Cette technologie, si elle s'avère sûre et efficace chez l'homme, pourrait un jour constituer un traitement non invasif et non médicamenteux pour des maladies telles que le diabète et l'arthrite. "Nous utilisons les ultrasons pour provoquer la libération de [substances chimiques] dans l'organisme et obtenir un effet similaire à celui d'un médicament", explique Christopher Puleo, PhD, un chercheur de General Electric qui a participé à l'expérience.

Aujourd'hui, les Shorr sont heureux de contribuer à jeter les bases de ce qui pourrait un jour guérir ou améliorer considérablement des maladies cérébrales mortelles. "C'est beaucoup de rendez-vous, de tests, d'analyses de sang, d'IRM et de TEP", dit Kim, "mais nous pensons que cela en vaut la peine. Vous avez seulement la possibilité d'aider quelqu'un."

Les essais cliniques, en chiffres

Les traitements de pointe comme les ultrasons focalisés ne sont possibles que parce que des milliers de volontaires -- malades ou bien portants -- s'inscrivent à des essais cliniques.

• 309,909 : Nombre d'essais cliniques actuellement enregistrés auprès des Instituts nationaux de la santé.

• 50 : Nombre d'États américains dans lesquels des essais cliniques ont lieu en ce moment.

• 210 : Nombre de pays dans lesquels des essais cliniques ont lieu en ce moment.

• 25,875 : Nombre d'essais cliniques actuels qui testent une nouvelle procédure médicale -- comme le traitement par ultrasons focalisés.

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