So I'm a neurosurgeon. And like most of my colleagues, I have to deal, every day, with human tragedies. I realize how your life can change from one second to the other after a major stroke or after a car accident. And what is very frustrating for us neurosurgeons is to realize that unlike other organs of the body, the brain has very little ability for self-repair. And after a major injury of your central nervous system, the patients often remain with a severe handicap. And that's probably the reason why I've chosen to be a functional neurosurgeon.
Je suis neurochirurgienne. Et comme la plupart de mes collègues, je dois faire face chaque jour à des tragédies humaines. Je me rends compte que votre vie peut changer d'une seconde à l'autre après un AVC ou un accident de voiture. Et ce qui est vraiment frustrant pour nous, les neurochirurgiens, c'est de comprendre que contrairement aux autres organes, le cerveau a une capacité vraiment faible à se réparer tout seul. Et après une blessure majeure du système nerveux central, les patients restent souvent avec un grave handicap. Et c'est la raison pour laquelle j'ai choisi d'être un neurochirurgien fonctionnel.
What is a functional neurosurgeon? It's a doctor who is trying to improve a neurological function through different surgical strategies. You've certainly heard of one of the famous ones called deep brain stimulation, where you implant an electrode in the depths of the brain in order to modulate a circuit of neurons to improve a neurological function. It's really an amazing technology in that it has improved the destiny of patients with Parkinson's disease, with severe tremor, with severe pain. However, neuromodulation does not mean neuro-repair. And the dream of functional neurosurgeons is to repair the brain. I think that we are approaching this dream.
Qu'est-ce qu'un neurochirurgien fonctionnel ? C'est un médecin qui essaie d'améliorer une fonction neurologique par différentes stratégies de chirurgie. Vous avez sûrement entendu parler de l'une des plus célèbres : la stimulation cérébrale profonde, où l'on implante une électrode dans les profondeurs du cerveau afin de moduler un circuit de neurones pour améliorer une fonction neurologique. C'est une technologie vraiment étonnante car elle a amélioré la vie de patients atteints de la maladie de Parkinson, qui tremblaient et souffraient beaucoup. Mais, la neuromodulation ne signifie pas la réparation des neurones. Et le rêve des neurochirurgiens fonctionnels, c'est de réparer le cerveau. Je crois que nous allons atteindre ce rêve.
And I would like to show you that we are very close to this. And that with a little bit of help, the brain is able to help itself.
Et je voudrais vous montrer que nous y sommes presque. Et qu'avec un petit peu d'aide, le cerveau arrive à s'aider lui-même.
So the story started 15 years ago. At that time, I was a chief resident working days and nights in the emergency room. I often had to take care of patients with head trauma. You have to imagine that when a patient comes in with a severe head trauma, his brain is swelling and he's increasing his intracranial pressure. And in order to save his life, you have to decrease this intracranial pressure. And to do that, you sometimes have to remove a piece of swollen brain. So instead of throwing away these pieces of swollen brain, we decided with Jean-François Brunet, who is a colleague of mine, a biologist, to study them.
Ainsi, l'histoire commence il y a 15 ans. A cette époque, j'étais chef des internes travaillant jour et nuit aux urgences. Je devais m'occuper souvent de patients avec un traumatisme crânien. Vous devez savoir que lorsqu'un patient arrive avec un grave trauma crânien, son cerveau est gonflé, la pression intracrânienne augmente, et pour lui sauver la vie, vous devez diminuer cette pression intracrânienne. Et pour le faire, vous devez parfois enlever un morceau de cerveau tuméfié. Donc, au lieu de jeter ces morceaux de cerveau tuméfiés, nous avons décidé, avec Jean-François Brunet, un collègue biologiste, de les étudier.
What do I mean by that? We wanted to grow cells from these pieces of tissue. It's not an easy task. Growing cells from a piece of tissue is a bit the same as growing very small children out from their family. So you need to find the right nutrients, the warmth, the humidity and all the nice environments to make them thrive. So that's exactly what we had to do with these cells. And after many attempts, Jean-François did it. And that's what he saw under his microscope.
Qu'est-ce que cela signifie ? Nous voulions cultiver des cellules issues de ces morceaux de tissu cellulaire. Ce n'est pas facile. Cultiver des cellules à partir d'un bout de tissu cellulaire est comparable à faire grandir de tout petits enfants en dehors de leur famille. Vous devez donc trouver les bons nutriments, la chaleur, l'humidité, et tout l'environnement adéquat pour les faire s'épanouir. C'est ce que nous nous devions faire de ces cellules. Et après un grand nombre d'essais, Jean-François a réussi. Et voici ce qu'il a vu dans son microscope.
And that was, for us, a major surprise. Why? Because this looks exactly the same as a stem cell culture, with large green cells surrounding small, immature cells. And you may remember from biology class that stem cells are immature cells, able to turn into any type of cell of the body. The adult brain has stem cells, but they're very rare and they're located in deep and small niches in the depths of the brain. So it was surprising to get this kind of stem cell culture from the superficial part of swollen brain we had in the operating theater.
Et c'était pour nous une grande surprise. Pourquoi ? Parce que ça ressemble exactement à une culture de cellules souches, avec de grandes cellules vertes entourant de petites cellules immatures. Et peut-être vous souvenez-vous de vos cours de biologie que les cellules souches sont des cellules immatures, capables de se transformer en n'importe quel type de cellule du corps. Le cerveau adulte possède des cellules souches, mais elles sont très rares et elles sont situées dans de petits endroits enfouis dans les profondeurs du cerveau. Il était donc surprenant d'obtenir une culture de ce type de cellules souches à partir d'une partie superficielle et abimée de cerveau récupérée au bloc.
And there was another intriguing observation: Regular stem cells are very active cells -- cells that divide, divide, divide very quickly. And they never die, they're immortal cells. But these cells behave differently. They divide slowly, and after a few weeks of culture, they even died. So we were in front of a strange new cell population that looked like stem cells but behaved differently.
Et il y avait une autre observation intrigante : les cellules souches habituelles sont très actives, elles se divisent, divisent, et redivisent très rapidement. Et elles ne meurent pas, elles sont immortelles. Mais ces cellules se comportaient différemment. Elle se divisaient lentement, et après quelques semaines de culture, elle mouraient. Donc nous étions face à une nouvelle population étrange de cellules qui ressemblent aux cellules souches mais se comportent autrement.
And it took us a long time to understand where they came from. They come from these cells. These blue and red cells are called doublecortin-positive cells. All of you have them in your brain. They represent four percent of your cortical brain cells. They have a very important role during the development stage. When you were fetuses, they helped your brain to fold itself. But why do they stay in your head? This, we don't know. We think that they may participate in brain repair because we find them in higher concentration close to brain lesions. But it's not so sure. But there is one clear thing -- that from these cells, we got our stem cell culture. And we were in front of a potential new source of cells to repair the brain. And we had to prove this.
Et il nous a fallu un certain temps pour comprendre d'où elles venaient. Elles venaient de ces cellules. Ces cellules bleues et rouges sont des cellules avec gène double-cortine actif. Nous en avons tous dans nos cerveaux. Elles représentent 4% de nos cellules corticales. Elles jouent un rôle très important pendant les étapes du développement. Lorsque vous étiez des foetus, elles ont aidé votre cerveau à se former. Mais pourquoi restent-elles dans votre tête ? Nous ne le savons pas. Nous pensons qu'elles peuvent contribuer à la réparation du cerveau car nous les avons trouvées en concentration élevée au voisinage de lésions. Mais ce n'est pas si sûr. Il y a quand même une chose claire : c'est à partir d'elles que nous avons obtenu nos cellules souches. Et nous voici avec une nouvelle source de cellules qui pourraient réparer le cerveau. Nous devions le prouver.
So to prove it, we decided to design an experimental paradigm. The idea was to biopsy a piece of brain in a non-eloquent area of the brain, and then to culture the cells exactly the way Jean-François did it in his lab. And then label them, to put color in them in order to be able to track them in the brain. And the last step was to re-implant them in the same individual. We call these autologous grafts -- autografts.
Alors, pour le faire, nous devions concevoir un paradigme expérimental. L'idée était de faire la biopsie d'une partie de cerveau prise dans une zone non-fonctionnelle, et de cultiver ces cellules de la même façon que Jean-François faisait dans son labo. Et ensuite de les marquer, de les coloriser afin de pouvoir les suivre dans le cerveau. Et la dernière étape était de les réimplanter dans la même personne. Nous appelons ceci une greffe autologue, ou une autogreffe.
So the first question we had, "What will happen if we re-implant these cells in a normal brain, and what will happen if we re-implant the same cells in a lesioned brain?" Thanks to the help of professor Eric Rouiller, we worked with monkeys.
Alors la première question était « Que va-t-il se passer si nous remettons ces cellules dans un cerveau normal et si nous réimplantons ces mêmes cellules dans un cerveau blessé ? » Grâce à l'aide du professeur Eric Rouiller, nous avons travaillé sur des singes.
So in the first-case scenario, we re-implanted the cells in the normal brain and what we saw is that they completely disappeared after a few weeks, as if they were taken from the brain, they go back home, the space is already busy, they are not needed there, so they disappear.
Donc dans un premier scénario, nous avons réimplanté les cellules dans un cerveau normal et nous les avons vu disparaître complètement après quelques semaines comme si elles étaient retirées du cerveau, Au revoir ! L'espace est déjà opérationnel, elles ne sont pas utiles ici, donc elles disparaissent.
In the second-case scenario, we performed the lesion, we re-implanted exactly the same cells, and in this case, the cells remained -- and they became mature neurons. And that's the image of what we could observe under the microscope. Those are the cells that were re-implanted. And the proof they carry, these little spots, those are the cells that we've labeled in vitro, when they were in culture.
Dans un second scénario, nous avons fait la lésion et réimplanté exactement les mêmes cellules, et dans ce cas, les cellules sont restées et sont devenues des neurones matures. C'est l'image de ce que nous avons pu observer sous le microscope. Voici les cellules réimplantées. Et la preuve est qu'elles portent : ces petits points, ce sont les cellules que nous avons marquées in vitro, quand elles étaient en culture.
But we could not stop here, of course. Do these cells also help a monkey to recover after a lesion? So for that, we trained monkeys to perform a manual dexterity task. They had to retrieve food pellets from a tray. They were very good at it. And when they had reached a plateau of performance, we did a lesion in the motor cortex corresponding to the hand motion. So the monkeys were plegic, they could not move their hand anymore. And exactly the same as humans would do, they spontaneously recovered to a certain extent, exactly the same as after a stroke. Patients are completely plegic, and then they try to recover due to a brain plasticity mechanism, they recover to a certain extent, exactly the same for the monkey.
Mais nous ne pouvions pas nous arrêter là ! Est-ce que ces cellules peuvent aider un singe à guérir après une blessure ? Pour cela, nous avons entrainé des singes à des tests de dextérité manuelle. Ils devaient trouver des granules de nourriture sur un plateau. Ils étaient très agiles. Et lorsqu'ils atteignaient un niveau de performance, nous avons fait une lésion dans le cortex moteur correspondant à la main. Les singes étaient donc paralysés, ils ne pouvaient plus bouger leur main. Et exactement à la manière des humains, ils ont spontanément retrouvé une partie de leurs capacités, comme après un AVC. Des patients totalement paralysés essaient de retrouver leurs capacités, grâce à la plasticité du cerveau, et ils y arrivent partiellement tout comme les singes.
So when we were sure that the monkey had reached his plateau of spontaneous recovery, we implanted his own cells. So on the left side, you see the monkey that has spontaneously recovered. He's at about 40 to 50 percent of his previous performance before the lesion. He's not so accurate, not so quick. And look now when we re-implant the cells: Two months after re-implantation, the same individual.
Donc une fois sûr que le singe avait atteint ce niveau de guérison spontanée, nous lui avons implanté ses propres cellules. Sur la gauche, vous voyez le singe qui a retrouvé ses capacités tout seul. Il est entre 40 et 50 % de ses performances précédentes avant la lésion. Il n'est pas aussi précis, ni aussi rapide. Et regardez maintenant, une fois les cellules réimplantées : deux mois après la réimplantation, le même individu.
(Applause)
(Applaudissements)
It was also very exciting results for us, I tell you. Since that time, we've understood much more about these cells. We know that we can cryopreserve them, we can use them later on. We know that we can apply them in other neuropathological models, like Parkinson's disease, for example. But our dream is still to implant them in humans. And I really hope that I'll be able to show you soon that the human brain is giving us the tools to repair itself.
C'était aussi pour nous un résultat très excitant, je vous le promets. Depuis ce jour-là, nous avons compris beaucoup d'autres choses sur ces cellules. Nous savons que nous pouvons les cryoconserver, pour les réutiliser plus tard. Nous savons que nous pouvons les utiliser dans d'autres cas neuropathologiques, comme la maladie de Parkinson. Mais notre rêve reste de les implanter dans des humains. Et j'espère vraiment pouvoir vous montrer bientôt que le cerveau humain nous donne les outils pour se réparer lui-même.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)
Bruno Giussani: Jocelyne, this is amazing, and I'm sure that right now, there are several dozen people in the audience, possibly even a majority, who are thinking, "I know somebody who can use this." I do, in any case. And of course the question is, what are the biggest obstacles before you can go into human clinical trials?
Bruno Giussani : Jocelyne, c'est extraordinaire, et je suis sûr que maintenant, il y a des dizaines de personnes dans le public, peut-être même la plupart, qui pensent : « Je connais quelqu'un à qui ça peut servir », moi le premier. Et bien sûr, la question est de savoir quels sont les plus gros obstacles avant de pouvoir passer aux tests cliniques sur l'humain ?
Jocelyne Bloch: The biggest obstacles are regulations. (Laughs) So, from these exciting results, you need to fill out about two kilograms of papers and forms to be able to go through these kind of trials.
Jocelyne Bloch : Les obstacles les plus importants sont les lois. (Rires) Ainsi, à partir de ses résultats excitants, vous devez remplir presque 2 kg de papiers et de formulaires pour être habilité à continuer vers ce genre d'expériences.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
BG : Ce qui se comprend ! Le cerveau est fragile, etc.
JB: Yes, it is, but it takes a long time and a lot of patience and almost a professional team to do it, you know?
JB : Oui, c'est vrai, mais ça prend du temps, beaucoup de patience et une équipe dédiée pour le faire !
BG: If you project yourself -- having done the research and having tried to get permission to start the trials, if you project yourself out in time, how many years before somebody gets into a hospital and this therapy is available?
BG : Si vous vous imaginez, après avoir fait les recherches et essayé d'obtenir la permission de démarrer les tests, si vous vous projetez dans le temps, dans combien d'années quelqu'un pourra aller à l'hôpital et avoir cette thérapie disponible ?
JB: So, it's very difficult to say. It depends, first, on the approval of the trial. Will the regulation allow us to do it soon? And then, you have to perform this kind of study in a small group of patients. So it takes, already, a long time to select the patients, do the treatment and evaluate if it's useful to do this kind of treatment. And then you have to deploy this to a multicentric trial. You have to really prove first that it's useful before offering this treatment up for everybody.
JB : C'est très difficile à dire. Ça dépend d'abord de l'approbation des tests. Est-ce que la loi nous autorisera bientôt à les faire ? Puis, vous devez faire ce type d'étude sur un petit groupe de patients. Et ça prend déjà longtemps de choisir les patients, faire le traitement et évaluer si c'est utile de faire ce type de soin. Puis vous devez généraliser le test sur plusieurs sites. Vous devez d'abord vraiment prouver que c'est utile avant d'offrir ce traitement à tous.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
BG : Et sans danger, bien sûr. JB : Bien sûr.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
BG : Jocelyne, merci d'être venue à TED pour partager ceci. JB : Merci.
(Applause)
(Applaudissements)