L’échographie peut brièvement induire un état d’hibernation chez les animaux

La science-fiction décrit depuis longtemps une technologie sophistiquée qui peut temporairement mettre les humains dans un état suspendu, permettant aux personnages de se réveiller loin dans le futur, souvent après de longs voyages dans l’espace. En réalité, la base de l’animation suspendue pourrait potentiellement reposer sur une technologie beaucoup plus simple, utilisée régulièrement dans les cliniques depuis des décennies.

Des chercheurs de l’Université de Washington à Saint-Louis ont utilisé des ultrasons pour pousser les rongeurs dans un état d’économie d’énergie qui reflète un mécanisme de survie naturel, semblable à l’hibernation, connu sous le nom de torpeur.

Dans une nouvelle étude publiée dans Métabolisme naturel, l’équipe a pu abaisser la température corporelle et le taux métabolique des souris, et obtenir certains des mêmes résultats chez les rats, qui, comme les humains, ne subissent pas naturellement de torpeur. Bien que la technique ne soit peut-être pas encore prête pour les voyages interstellaires, elle pourrait être utile à plus court terme si elle s’avère efficace chez l’homme, aidant à gagner un temps précieux pour les patients en soins intensifs.

Dans les années 1960, à l’aube de l’ère spatiale, les scientifiques ont commencé à rechercher un déclencheur biologique pour induire artificiellement la torpeur ou l’hibernation chez l’homme. Plus récemment, des études ont fait allusion à une partie particulière du cerveau, une région de l’hypothalamus appelée aire préoptique, comme système de contrôle de ces états.

« D’autres chercheurs ont expérimenté l’injection de produits chimiques dans des parties spécifiques du cerveau. Nous avons adopté une approche totalement différente avec les ultrasons, qui peuvent également moduler l’activité neuronale mais sont moins invasives et généralement peu coûteuses », a déclaré l’auteur principal Hong Chen, Ph.D. ., professeur agrégé de génie biomédical à l’Université de Washington à St. Louis.

Chen et ses collègues ont conçu et fabriqué des sondes à ultrasons portables qui ressemblent à des capuchons circulaires et les ont fixées à la tête des animaux. Ensuite, l’équipe a généré des ondes sonores avec les sondes, les dirigeant vers l’hypothalamus.

Ils ont enregistré la température corporelle, la fréquence cardiaque et la consommation d’oxygène des animaux tout au long des expériences. Quelques minutes après le début de la procédure chez la souris, les mesures pour les trois ont diminué. Les chercheurs ont également remarqué que les souris, bien qu’encore éveillées, étaient beaucoup moins actives physiquement.

Les auteurs de l’étude ont maintenu l’état de torpeur pendant un peu plus de 24 heures, après quoi ils ont éteint les appareils et les souris ont retrouvé leur comportement normal et actif sans aucun effet durable.

En examinant l’activité cérébrale et les tissus de la souris, ils ont déterminé que la procédure d’échographie activait les neurones dans la zone préoptique. Les auteurs ont également identifié un mécanisme probable de la torpeur induite par les ultrasons – une protéine, également présente chez l’homme, qui permet aux ions de pénétrer et d’activer ces neurones.

Ensuite, l’équipe a cherché à prouver que la stratégie pouvait fonctionner chez des animaux non torpiques, une étape nécessaire avant d’évaluer la technologie pour des applications humaines.

« Après avoir terminé les études sur les souris, nous avons essayé de voir si nous pouvions utiliser les ultrasons pour induire un état similaire chez les rats, qui, par nature, n’entrent pas en torpeur ou en hibernation », a déclaré Chen.

Alors que les effets des ultrasons étaient moins prononcés chez les rats que chez les souris, l’équipe a tout de même détecté une diminution considérable de la température corporelle centrale. Ces résultats indiquent qu’un effet semblable à la torpeur a été induit par les ultrasons chez un animal qui n’entre pas naturellement en torpeur, une première importante, a déclaré Chen.

« C’est excitant de voir ce type de neuromodulation importante réalisée avec une technologie aussi simple. Il sera intéressant de suivre le développement de cette nouvelle approche, qui pourrait un jour avoir des implications majeures pour la clinique et au-delà », a déclaré Randy King, Ph. .D., directeur du programme d’échographie de la Division des sciences appliquées et de la technologie de l’Institut national d’imagerie biomédicale et de bioingénierie (NIBIB).

L’équipe a l’intention de continuer à développer sa technique, en adaptant la technologie à l’anatomie humaine.

S’ils prouvent sa capacité à induire la torpeur chez les personnes, les ultrasons pourraient devenir un élément de base dans le traitement des patients qui ont subi un accident vasculaire cérébral ou une crise cardiaque. En ralentissant le métabolisme d’un patient, la méthode pourrait minimiser les dommages causés par ces conditions, accordant aux cliniciens plus de temps pour identifier et appliquer un remède.