Quand le cerveau contrôle un implant pour remarcher.

ESPOIR DE MARCHE…

L'espoir est aussi fort que l'image : un homme se lève d'un fauteuil roulant et se remet à marcher grâce à une interface cerveau - colonne vertébrale.

Ce prodige a été réalisé par l'équipe de Grégoire COURTINE et de Jocelyne BLOCH de l'école polytechnique fédérale de Lausanne (Suisse). L'homme qui en a bénéficié, Gert-Jan OSKAM, s'était retrouvé paralysé des jambes suite à un accident de vélo en 2011. La moelle épinière endommagée, les commandes motrices en provenance du cerveau n'étaient plus relayées jusqu'aux muscles.

Aujourd’hui âgé de 40 ans, grâce à une interface " cerveau - moelle épinière ", il peut désormais marcher, monter des escaliers, etc.… Pour ce faire, il utilise ce " pont numérique " : il pense à l'action de marche et le signal est transmis jusqu'aux muscles des jambes.

D'après l'OMS, 250 000 à 500 000 personnes sont victimes d'un accident sectionnant toute ou partie de la moelle épinière. Dans certains cas, les signaux émis par le cerveau vers les jambes sont perturbés, ce qui provoque une paralysie.

   Dès 2018, l'équipe de Grégoire COURTINE a obtenu des résultats positifs grâce à l'électrostimulation : il s'agit de placer des électrodes en dessous de la lésion sur la dure-mère (membrane qui enveloppe la moelle épinière). Ces électrodes, pilotées par un ordinateur, envoient des impulsions électriques pour amplifier les signaux reçus des connexions encore fonctionnelles, ce qui active indirectement les neurones moteurs contrôlant les muscles des jambes.

Au départ, six patients ont bénéficié de l'électrostimulation : ils ont tout d'abord réussi à marcher avec une aide externe, puis, après quelques mois de rééducation, ils ont progressé au point d'être mobile même en l'absence de stimuli.

À partir de cette observation, les chercheurs ont émis l'hypothèse qu'après l'accident, en l'absence de ce signal directement émis par le cerveau, les fibres nerveuses intactes se soient mises " en dormance " pour se " réveiller " lors de l'électrostimulation et de la rééducation. Cela a renforcé une activité permettant une certaine mobilité.

En 2022, trois nouveaux patients ayant une lésion complète de la moelle épinière ont pu bénéficier des progrès effectués sur ce système : après seulement un à trois jours de calibration, ils ont pu marcher ou faire du canoë. Toutefois, un inconvénient a subsisté : les séances d'électrostimulation étant préprogrammées, le patient ne pouvait évoluer pleinement comme il le souhaitait et avait l'impression d'être totalement contrôlé par la machine plutôt que de la commander lui-même.

Depuis, l'équipe de Jocelyne BLOCH et de Grégoire COURTINE a encore progressé : les électrodes sont toujours installées sur la moelle épinière, mais sont reliées au cerveau par un système sans fil. Ainsi les chercheurs ont installé 64 électrodes au niveau de la région du cerveau qui contrôle le mouvement des jambes. L'activité neuronale est enregistrée. Un algorithme décode les intentions motrices du patient à partir des signaux neuronaux et les convertit en impulsions électriques à destination des muscles.

   En quelques minutes, la connexion s'est établie. Le patient a pu contrôler plus naturellement ces mouvements, ce qui lui a permis de marcher, de monter des escaliers, d'évoluer sur un terrain plus complexe.

   De nouveau, l'électrostimulation et l'entraînement intensif ont rétabli partiellement la fonction motrice : Gert-Jan OSKAM peut désormais marcher sur de courtes distances en s'appuyant sur des béquilles et sans l'aide du système.

   Cette prouesse doit s'étendre à d'autres patients et les chercheurs envisagent maintenant d'adapter ce système à des personnes ayant perdu l'usage de leurs bras.

Article de Sean BAILLY remanié par Dominique A.T.

Sources : H. Lorach et al. , Nature, 2023 / Pour la science n°549 – Juillet 2023