Spinal intrigue

Une intrigue sur le dos

Un chercheur de Calgary s'attaque au mystère des maux de dos chroniques
6 mai 2009
Certaines structures cellulaires du disque sont
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Certaines structures cellulaires du disque sont peu communes. Ici, des « bulles » à grande vacuole à l'intérieur des cellules sont entourées d'une membrane multicouche.
M. Christopher Hunter

Au tout début de ses études universitaires en génie mécanique, Christopher Hunter voulait devenir ingénieur en aérospatiale. Mais, après cinq années de travail à temps partiel à titre d’intervenant médical d’urgence, il s’est rendu compte qu’il était plus intéressé à mettre son savoir-faire en ingénierie au service de la médecine qu’à en faire profiter le secteur industriel. Au fur et à mesure qu’il progressait dans ses études doctorales et postdoctorales en génie biomédical, un domaine en rapide émergence, il a décidé de concentrer ses efforts de recherche sur un grand mystère de la médecine : comment et pourquoi les disques intervertébraux humains se brisent-ils, provoquant des douleurs dorsales aiguës.

« Les douleurs dorsales d’origine discale sont un trouble débilitant commun », indique Christopher Hunter, professeur agrégé de génie mécanique à l’Université de Calgary et membre du Centre for Bioengineering Research and Education de la même université. « Mais nous avons encore beaucoup à apprendre sur ce qui provoque la rupture des disques et sur les moyens à prendre pour soulager la souffrance des patients. »

Le professeur fait partie d’une poignée de chercheurs qui, à l’échelle mondiale, examinent le rôle de cellules spécialisées, connues sous le nom de cellules notocordes, qui contribuent à la formation des disques intervertébraux dans l’embryon humain. Il effectue également des recherches de pointe sur l’utilisation possible de nouvelles technologies d’ingénierie tissulaire dans la conception en laboratoire d’un disque vivant qui pourrait prendre le relais d’un organe défaillant.

Les douleurs dorsales d’origine discale, qui toucheraient 50 000 Canadiens, ont de graves répercussions sur leur mobilité et leur qualité de vie. On estime qu’elles engendrent plus de 30 millions de journées d’activités réduites et des coûts économiques variant entre cinq et dix milliards de dollars par année. Même si l’arthrite est environ dix fois plus répandue que les maux de dos, le chercheur fait remarquer qu’elle ne coûte à l’économie que le dixième de cette somme. « Si vous avez un genou mal en point, vous pouvez probablement aller travailler quand même, dit-il. Par contre, si vous avez mal au dos, vous êtes fait pour la journée. »

Les disques – les parties flexibles de la colonne vertébrale entre les vertèbres – sont constitués d’un noyau gélatineux entouré de tissus fibreux flexibles. Ils servent de coussins aux os et permettent, dans une certaine mesure, d’amortir les chocs. La cause exacte de la dégénérescence d’un disque reste inconnue. « L’ensemble de la preuve pointe de plus en plus vers un facteur génétique, ajoute le chercheur. Certaines personnes seraient tout simplement prédisposées. » D’autres pistes indiquent que des aspects mécaniques comme l’effort excessif, le surmenage articulaire et même le tabagisme et l’obésité pourraient constituer des facteurs de risque. « Mais puis-je désigner quelqu’un du doigt et lui dire : “Vous présentez un certain risque de souffrir de dégénérescence discale”? Absolument pas. »

Un autre mystère, c’est que dans certains cas, la dégénérescence discale s’accompagne de douleur alors que dans d’autres, elle est indolore. La rupture d’un disque n’est pas toujours douloureuse et la douleur n’est pas forcément attribuable à une rupture discale. « Vous pouvez examiner l’IRM [imagerie par résonance magnétique] de certains patients qui n’éprouvent aucune douleur mais dont les disques semblent en très mauvais état, indique Christopher Hunter. Et parfois vous faites passer une IRM à un patient dont les disques semblent en parfait état et qui hdefaulte de douleur. Nous ne savons même pas d’où provient cette douleur. »

Christopher Hunter et son équipe ont
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Christopher Hunter et son équipe ont découvert que des protéines sont exprimées et utilisées de différentes façons dans le disque.
M. Christopher Hunter

Les personnes qui éprouvent des douleurs légères à modérées d’origine discale peuvent être traitées par physiothérapie, massage ou chiropraxie, mais en présence de dégénérescence avancée, une chirurgie est généralement nécessaire : habituellement, une greffe osseuse ou une exploration instrumentale afin de fusionner les vertèbres affectées. Malheureusement, plus du tiers des fusions chirurgicales n’améliorent pas la situation et, pour compliquer encore les choses, les disques adjacents à la région traitée se brisent souvent à la suite de la chirurgie.

Le chercheur se penche sur des moyens éventuels de ralentir la dégénérescence discale à un stade précoce, d’améliorer les résultats des chirurgies et d’offrir des solutions de rechange à la fusion chirurgicale.

Dans son laboratoire, il examine des cellules notocordes animales et, à l’occasion, des cellules humaines prélevées chez un enfant ayant subi une chirurgie lombaire. Chez les humains, les cellules notocordes disparaissent et sont remplacées par d’autres vers l’âge de dix ans. Mais chez certaines espèces animales, notamment les chats, les lapins, les porcs, les rats et les souris, ces cellules restent les mêmes la vie durant. Les cellules du chien peuvent nous révéler davantage. Chez certaines races, elles disparaissent avec le temps; chez d’autres, ce n’est pas le cas. Les races qui conservent leurs cellules notocordes souffrent moins de douleurs dorsales.

Le chercheur a recours à des cultures cellulaires standard pour découvrir ce que ces cellules sécrètent, leur expression génétique et leur réaction aux stimuli environnementaux. La recherche ne vise pas à prévenir la perte des cellules notocordes. Après tout, ajoute-t-il, « il doit sûrement y avoir de bonnes raisons à cela et nous ne voulons pas trop nous mêler de notre histoire naturelle ».

« Il s’agit davantage de comprendre le langage de ces cellules et les signaux qu’elles envoient, signaux qui contribuent à former les disques originaux. Si nous arrivons ensuite à parler ce langage aux cellules que nous réussissons à implanter, nous les dirigerons peut-être vers les bonnes voies.

« Le chevauchement entre les deux domaines de recherche – la régénérescence et le remplacement – s’explique du fait que nous essayons d’utiliser, là encore, les cellules notocordes. Si elles savent comment déclencher le processus de formation d’un disque dans un embryon, peut-être sauront-elles le faire en laboratoire. »

Microscopie polarisante de l
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Microscopie polarisante de l'anneau fibreux du disque intervertébral, la partie externe et dure du disque. Les premiers signes de dégénérescence ne peuvent être décelés qu'en retirant le tissu, ce qui est impossible chez les patients.
M. Christopher Hunter

La technologie de base est en place pour l’implantation cellulaire comme pour le remplacement d’un disque, mais il faudra vraisemblablement des années pour mettre au point des procédures cliniques efficaces. « Cependant, quelqu’un peut très bien faire une découverte majeure demain. C’est ce qui est passionnant avec la science : on ne sait jamais. »

En attendant, les médecins qui traitent au quotidien des douleurs dorsales d’origine discale ont hâte de connaître les résultats des recherches de Christopher Hunter. « Les maux de dos sont à coup sûr un problème majeur dans notre société moderne, indique Paul Salo, un chirurgien orthopédiste établi à Calgary. Si on découvrait un traitement efficace ou des mesures de prévention, ce serait une véritable bénédiction. »

Le médecin reconnaît au chercheur le mérite de ce qu’il appelle « une approche inclusive, qui part des causes possibles pour progresser jusqu’aux solutions potentielles, notamment l’ingénierie tissulaire ».

Il n’en demeure pas moins que le mystère persiste.

« Il reste encore énormément d’inconnus au sujet des douleurs dorsales, poursuit le Dr Salo. Il serait prématuré de dire que ces travaux vont permettre de les résoudre. Mais ils sont très prometteurs. »