Tomographie par impédance électrique et stimulation sélective du nerf vague (EITsVNS)

L'électroceutique est un domaine relativement nouveau dans lequel l'objectif est de traiter une grande variété de maladies médicales par stimulation électrique des nerfs autonomes. Une cible de choix pour l'intervention est le nerf vague cervical car il est facilement accessible chirurgicalement et irrigue de nombreux organes du cou, du thorax et de l'abdomen. Il serait souhaitable de stimuler sélectivement afin d'éviter les effets hors cible qui se produisent actuellement. Jusqu'à récemment, cela n'avait pas été essayé dans le passé, à la fois en raison des limites de la technologie disponible mais aussi parce que, de manière surprenante, l'organisation fasciculaire du nerf vague cervical est presque totalement inconnue ; des travaux ont récemment été réalisés sur des modèles animaux. L'objectif de cette recherche est d'étudier l'anatomie fonctionnelle des fascicules (groupes de fibres nerveuses) dans le nerf vague cervical de l'homme. Cela comprendra la définition de l'innervation du cœur, des poumons et du larynx récurrent et, si possible, de l'œsophage, de l'estomac, du pancréas, du foie et du tractus gastro-intestinal. Une fois les emplacements spécifiques des groupes ci-dessus identifiés, il sera possible de diriger la stimulation de sorte que seuls des organes spécifiques soient affectés par la stimulation du nerf vague. En particulier, il peut être possible d'obtenir un effet thérapeutique anti-épileptique dans l'épilepsie avec une meilleure efficacité et, en même temps, d'éviter tous les effets secondaires normalement présents car toutes les fonctions des organes sont altérées lorsque le nerf entier est stimulé.

Notre groupe a été le pionnier de l'utilisation d'un brassard nerveux polyvalent pour l'activité d'imagerie dans les nerfs avec la tomographie par impédance électrique (EIT) et avec la capacité de neuromodulation spatialement sélective. Il a été optimisé et validé pour une utilisation in vivo dans des modèles animaux.

La stimulation du nerf vague (SNV) est actuellement pratiquée chez l'homme pour le traitement de l'épilepsie et de la dépression résistantes aux médicaments. Cependant, la VNS en tant qu'intervention thérapeutique peut être étendue à une vaste gamme d'applications thérapeutiques. Les études en cours et la recherche préclinique indiquent des résultats prometteurs dans le traitement des troubles cardiovasculaires et de l'insuffisance cardiaque, des lésions pulmonaires, de l'asthme, de la septicémie, de la polyarthrite rhumatoïde, du diabète, de l'obésité, de la gestion de la douleur et du ciblage de la voie anti-inflammatoire en général. Par ailleurs, la neuromodulation sélective pourrait être utilisée comme approche thérapeutique pour le traitement du syndrome de détresse respiratoire aiguë, prédominant actuellement lors de la pandémie de Covid-19, qui nécessite l'activation de certaines voies (voie anti-inflammatoire cholinergique) et pas d'autres (fonction pulmonaire). ) pour améliorer efficacement les résultats.

Même avec le vaste potentiel du VNS dans le traitement de diverses maladies, des limites existent toujours. Sans la connaissance de la neuroanatomie du nerf cible, les effets secondaires prédominent et réduisent l'efficacité du traitement. Une grande partie des effets secondaires fréquemment ressentis, notamment la toux, la dyspnée et l'enrouement, peuvent être attribués à l'activation des fibres du nerf laryngé récurrent dans le nerf vague. L'évitement de l'écoulement vagal vers le larynx seul pourrait grandement améliorer le VNS et réduire les effets secondaires si souvent observés. Cependant, la connaissance de l'innervation de toutes les régions du nerf vague cervical pourrait encore améliorer la stimulation ciblée et l'efficacité thérapeutique ; en évitant toute réponse indésirable dans les organes non ciblés tels que l'essoufflement et la bradycardie et pourrait réduire le risque d'autres effets secondaires à long terme, tels que le développement d'une hyperglycémie lors de la stimulation de l'épilepsie.

L'EIT et la stimulation sélective du nerf vague humain promettent de fournir des informations sur l'organisation fasciculaire du nerf qui permettraient une neuromodulation ciblée pendant le traitement de l'épilepsie, de la dépression et d'autres troubles sans écoulement vagal aveugle, évitant ainsi les effets hors cible actuellement rencontrés. L'efficacité et les résultats thérapeutiques du VNS seront améliorés. Il nécessite une collaboration interdisciplinaire de scientifiques biomédicaux, d'ingénieurs en électronique et de mathématiciens, et présente un grand intérêt pour ceux qui s'intéressent au travail interdisciplinaire dans ces domaines.

Au cours de la chirurgie d'implantation de routine du stimulateur du nerf vague, le chirurgien qui opère placera un brassard d'électrode temporaire aux fins de cette étude uniquement, après avoir eu accès au nerf vague. Ce brassard sera retiré au cours de la même chirurgie une fois le protocole terminé et la chirurgie terminée comme d'habitude. Ce brassard est à usage unique, composé de platine stérilisé et de silicone de qualité médicale - une couche de platine contenant des traces et des électrodes disposées en anneaux est confinée entre deux couches de silicone de qualité médicale. Pour assurer le contact de la manchette avec le nerf, un support en silicone de qualité médicale, sous forme de tube avec une ouverture, ou des pinces biocompatibles fixées aux extrémités d'ouverture de la manchette seront utilisés au choix du chirurgien. Une extrémité du brassard a un connecteur menant à un appareil électronique qui est utilisé pour les stimulations et les enregistrements. Pendant que le patient est encore en cours de chirurgie d'implantation de routine, une stimulation sélective et des enregistrements EIT (imagerie) auront lieu. Un courant électrique sera conduit entre une paire d'électrodes présentes sur le brassard, et le processus sera répété pour différentes paires tout en enregistrant des paramètres physiologiques (ECG (enregistrement de l'activité cardiaque), respiration, électrogastrogramme) pour rechercher des changements physiologiques. Des paramètres, tels que le courant, la largeur d'impulsion et la fréquence, seront ajustés pour susciter des réponses dans le nerf par différents types de fibres nerveuses. La stimulation sera effectuée pendant environ 28 minutes (10 à 30 secondes par paire avec un temps d'attente entre les deux pour revenir à la ligne de base). Ceci peut être répété avec différents paramètres de stimulation. Par la suite, l'imagerie nerveuse (EIT) sera effectuée de la même manière avec un courant injecté à travers différentes paires d'électrodes ; cependant, cette fois, d'autres électrodes sur le brassard seront utilisées pour enregistrer les propriétés électriques, en particulier l'impédance, du nerf. Cela se déroulera également pendant environ 28 minutes. La manchette sera retirée par le chirurgien à la fin du protocole et la chirurgie sera complétée comme d'habitude pour la chirurgie d'implantation standard. Ceci complétera l'implication du patient dans cette étude. Toutes les mesures et tous les enregistrements seront analysés ultérieurement par les chercheurs dans leur laboratoire et leur bureau, afin d'obtenir des informations sur la stimulation sélective du nerf vague et de former des images de l'activité dans le nerf et du niveau d'implantation du brassard.