Des neuroscientifiques et neurochirurgien de l’EPFL/CHUV/UNIL et de CEA/CHUGA/UGA dans une étude dans la revue Nature1 qu’ils ont rétabli la communication entre le cerveau et la moelle épinière avec un pont digital sans fil, permettant à une personne paralysée de remarcher naturellement. Au cœur de cette prouesse scientifique la chirurgienne suisse Jocelyne BLOCH, professeure au centre hospitalier universitaire vaudois. En coopération avec une équipe Française celle de Guillaume CHARVET, chercheur au Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA).
Une révolution scientifique ?...
Si plusieurs expérience avait commencé y a un peu moins de dix ans. Ainsi un homme de 28 ans paraplégique a réussi à faire quelques pas, en septembre 2015, à Irvine, dans le sud de la Californie (Etats-Unis). Une expérience suivie de trois autres quelques mois plus tard. La nouvelle étude présentée présente les avancés impressionnantes d’un paraplégique atteint d'une lésion de la moelle épinière au niveau des vertèbres cervicales à la suite d’un accident de vélo il y a une dizaine d'années, aujourd’hui âgé de 40 ans. Rappelons que la moelle épinière, contenue par la colonne vertébrale, prolonge le cerveau et commande de nombreux mouvements. Ces derniers peuvent donc être irrémédiablement perdus si le contact avec le cerveau est abîmé. Une révolution scientifique ? Peut-être pas !
Mais manifestement d’une avancée notable, rendue possible grâce aux avancées technologiques, fruit de plus de dix ans de recherche par des équipes en France et en Suisse. Une prouesse rendue possible grâce à l'association de deux technologies rétablissant une communication dans le cerveau et la moelle épinière. Permettant à cet homme, qui « Au départ, il était incapable de mettre un pied devant l'autre », rapporte la chirurgienne suisse Jocelyne BLOCH.
Pour le patient Gert-Jan il affirme lui avoir « regagné de la liberté ». L’homme peut ainsi, souligne l'étude, « désormais se tenir debout, se déplacer sur des terrains variés et même monter des marches, en contrôlant le mouvement de ses jambes et le rythme de ses pas, par la pensée », souligne l’étude. Une étude qui est le fruit précise le communiquer de plus de dix ans de recherche par des équipes en France et en Suisse. La moelle épinière, contenue par la colonne vertébrale, prolonge le cerveau et commande de nombreux mouvements. Ces derniers peuvent donc être irrémédiablement perdus si le contact avec le cerveau est abîmé.
De la pensée aux mouvements…
Opéré deux fois pour la pose des deux implants, le Néerlandais évoque « un long périple » pour parvenir à se tenir de nouveau debout et marcher plusieurs minutes d'affilée. Il s’agit d’une vraie évolution, « C'est radicalement différent de ce qu'on a vu jusqu'ici (…) Les patients précédents marchaient en faisant beaucoup d'efforts », s'enthousiasme le neuroscientifique français, Grégoire COURTINE, professeur en neurosciences à l'École polytechnique fédérale de Lausanne.
« Nous avons implanté des dispositifs WIMAGINE® au-dessus de la région du cerveau qui est responsable des mouvements des jambes », explique-t-elle la neurochirurgienne Jocelyne BLOCH, Professeure au CHUV, à l’UNIL et à l’EPFL. Ce dispositif développé par le CEA « permet de décoder les signaux électriques générés par le cerveau lorsque nous pensons à marcher. Parallèlement, un neurostimulateur connecté à un champ d’électrodes a été positionné sur la région de la moelle épinière qui contrôle le mouvement des jambes ». Grâce à des algorithmes basés sur des méthodes d'intelligence artificielle, les intentions de mouvement sont décodées en temps réel à partir des enregistrements du cerveau.
Intelligence artificielle : lève-toi et marche…
Guillaume CHARVET, responsable du programme BCI au CEA, ajoute : « Grâce à des algorithmes basés sur des méthodes d’intelligence artificielle adaptatives, les intentions de mouvement sont ainsi décodées en temps réel à partir des enregistrements du cerveau ». Ces intentions sont ensuite converties en séquences de stimulation électrique de la moelle épinière, qui à leur tour activent les muscles des jambes pour réaliser le mouvement désiré. Ce pont digital opère en mode sans fil, permettant ainsi au patient de se déplacer en toute autonomie. Des données transmises via un système portatif, placé sur un déambulateur ou dans un petit sac à dos, permettant au patient de se passer d'aide extérieure.
Jusqu'à présent, l'installation d'un seul implant stimulant électroniquement la moelle épinière avait permis à des patients paraplégiques de remarcher. Mais le contrôle de cette marche n'était pas naturel. Cette fois, le pont digital créé entre le cerveau et la moelle épinière permet non seulement à Gert-Jan de se déplacer, mais aussi de contrôler volontairement ses mouvements et leur amplitude.
Autre avancée importante : après six mois d'entraînement, il semble avoir récupéré une partie de ses facultés sensorielles et motrices, quand bien même le système est désactivé. « Ces résultats laissent suggérer que l'établissement d'un lien entre le cerveau et la moelle épinière favoriserait une réorganisation des circuits neuronaux au niveau de la lésion », déchiffre Guillaume CHARVET, du CEA.
Vers de nouvelles améliorations…
Une technologie bientôt accessible au plus grand nombre ? Un espoir encore lointain selon M. CHARVET. « Il faudra encore de nombreuses années de recherche » avant sa généralisation. A ce stade, le pont digital a uniquement été utilisé « pour améliorer la marche d’une personne paraplégique » indiquant les scientifiques Jocelyne BLOCH et Grégoire COURTINE. Mais expliquent que, dans l’avenir, « une stratégie identique pourrait être utilisée pour restaurer la fonction des bras et des mains ». Ils ajoutent que le pont digital pourrait aussi s’appliquer à d’autres indications cliniques, telle que la paralysie provoquée par un accident vasculaire cérébral (AVC). La compagnie ONWARD Médical en collaboration avec l’EPFL et le CEA, ayant reçu le soutien de la commission Européenne par l’intermédiaire de son Conseil Européen de l’Innovation pour développer une version commerciale du pont digital avec l’objectif de rendre cette technologie disponible à travers le monde.
La Rédaction
Sources : l’EPFL/CHUV/CEA/UNIL
1) En Anglais
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