FOCUS – Au moyen d’une neu­ro­pro­thèse inédite, l’équipe de méde­cins et tech­no­logues de Clinatec a per­mis à un patient tétra­plé­gique équipé d’un exos­que­lette de se mou­voir. L’annonce vient d’être offi­cia­li­sée par la publi­ca­tion, ce 3 octobre 2019 dans The Lancet Neurology, des résul­tats de l’étude cli­nique du pro­jet Brain com­pu­ter inter­face (BCI).

Pilotage de l’exosquelette quatre membres par Thibault, jeune tétra­plé­gique, dans le cadre du pro­jet BCI mené à Clinatec. © Clinatec

Le pro­jet était sur les rails depuis plu­sieurs années au centre de recherche bio­mé­di­cale Edmond J. Safra (Clinatec). « Un patient tétra­plé­gique a pu se dépla­cer et contrô­ler ses deux membres supé­rieurs grâce à une neu­ro­pro­thèse [dis­po­si­tif se rat­ta­chant au cer­veau, ndlr], qui recueille, trans­met et décode en temps réel les signaux céré­braux pour contrô­ler un exos­que­lette ».

Telle est l’importante annonce vali­dée ce 3 octobre 2019 par la publi­ca­tion dans The Lancet Neurology, des résul­tats de l’étude cli­nique du pro­jet Brain com­pu­ter inter­face (BCI) déve­loppé à Clinatec. Ce dont se réjouit Alim-Louis Benabid, pro­fes­seur émé­rite à l’université Grenoble Alpes (UGA) et pré­sident du direc­toire de Clinatec. « Ces résul­tats valident la preuve de concept du pilo­tage d’un exos­que­lette quatre membres spé­ci­fique », pré­cise le neu­ro­chi­rur­gien. « Ce dis­po­si­tif est une avan­cée impor­tante pour l’autonomie des per­sonnes han­di­ca­pées ».

Une neu­ro­pro­thèse unique au monde

La clé de voûte de ce dis­po­si­tif ? L’interface cer­veau-machine nommé Wimagine®, déve­loppé au Commissariat à l’énergie ato­mique et aux éner­gies alter­na­tives (CEA). Cette neu­ro­pro­thèse « unique au monde » est l’indispensable inter­mé­diaire per­met­tant au patient d’actionner par la pen­sée l’exosquelette à l’intérieur duquel il a pris place.

Implant Wimagine®. DR

Ce dis­po­si­tif, semi-inva­sif, a seule­ment besoin d’être posé sur le cer­veau pour col­lec­ter au moyen de ses 64 élec­trodes d’indispensables signaux élec­triques. « La grande inno­va­tion de ce dis­po­si­tif est de pou­voir mesu­rer de manière chro­nique en haute réso­lu­tion l’activité élec­trique dans le cer­veau cor­res­pon­dant à des inten­tions de mou­ve­ment du patient puis de les trans­mettre en temps réel et sans fil vers un ordi­na­teur », expliquent les chercheurs.

Vient ensuite la phase de déco­dage des élec­tro­cor­ti­co­grammes col­lec­tés. Ces mesures de l’ac­ti­vité élec­trique enre­gis­trée sur le cor­tex per­mettent de pré­dire le mou­ve­ment volon­taire ima­giné par le patient, telle la tra­jec­toire de l’un des membres de l’exosquelette.

Des algo­rithmes très sophis­ti­qués sont néces­saires à la réa­li­sa­tion de cette étape. Basés sur des méthodes d’intelligence arti­fi­cielle (Machine lear­ning) et des logi­ciels, ils donnent la pos­si­bi­lité de contrô­ler en temps réel les mou­ve­ments de l’exosquelette. De quoi per­mettre le dépla­ce­ment du patient, tout en garan­tis­sant sa sécu­rité, notam­ment en blo­quant d’éventuels mou­ve­ments inadé­quats voire dan­ge­reux. Cette par­tie rela­tive à la robo­tique a plus pré­ci­sé­ment mobi­lisé des ingé­nieurs cher­cheurs du CEA-List, ins­ti­tut dédié aux sys­tèmes numé­riques intelligents.

Le jeune tétra­plé­gique peut enchaî­ner plu­sieurs pas grâce à l’exosquelette

L’essai cli­nique auto­risé par les auto­ri­tés régle­men­taires a débuté en juin 2017 avec l’implantation de la neu­ro­pro­thèse Wimagine® sur un tout pre­mier patient. Thibault, le jeune tétra­plé­gique volon­taire âgé de 28 ans est atteint d’une lésion de la moelle épi­nière le pri­vant de l’usage de ses quatre membres.

L’opération a été réa­li­sée à Clinatec par le Pr Stephan Chabardes, neu­ro­chi­rur­gien au CHU Grenoble Alpes (Chuga) et direc­teur médi­cal du centre de recherche. Ce der­nier a plus pré­ci­sé­ment posé deux neu­ro­pro­thèses sur le des­sus de la dure-mère, « de façon bila­té­rale au niveau des zones sen­so­ri­mo­trices supé­rieures du cer­veau », précise-t-il.

Neuroprothèses implan­tées à la place de l’os du crâne retiré par tré­pa­na­tion. © Clinatec

Depuis, Thibault effec­tue dif­fé­rents types d’exercices d’entraînement. Ainsi, trois jours par semaine, depuis son domi­cile, il s’exerce au pilo­tage par la pen­sée de l’avatar de l’exosquelette. Et, une semaine par mois, il se rend à Clinatec pour tra­vailler direc­te­ment avec l’exosquelette.

Une chose est sûre, ses efforts sont aujourd’hui récom­pen­sés. « Équipé de l’exosquelette sus­pendu, il est capable d’enchaîner quelques pas », s’enthousiasment les cher­cheurs. Mais pas seule­ment. Il par­vient aussi « à contrô­ler ses deux membres supé­rieurs dans trois dimen­sions, tout en ayant la maî­trise de la rota­tion de ses poi­gnets, en posi­tion assise ou debout », se félicitent-ils.

Autant de pers­pec­tives encou­ra­geantes pour Thibault qui va pour­suivre son impli­ca­tion dans ce pro­to­cole de recherche et par­ti­ci­pera acti­ve­ment aux futurs déve­lop­pe­ments. Des évo­lu­tions que les cher­cheurs n’ont pas man­qué d’anticiper.

« Nous réflé­chis­sons déjà à de nou­velles applications »

« Nous réflé­chis­sons déjà à de nou­velles appli­ca­tions pour faci­li­ter le quo­ti­dien des per­sonnes en situa­tion de han­di­cap moteur sévère », dévoile ainsi le Pr Benabid. À com­men­cer par l’intégration de nou­veaux effec­teurs, comme par exemple un fau­teuil roulant.

Au vu des pro­grès déjà réa­li­sés par Thibault, l’équipe de Clinatec espère bien, à terme, rele­ver le défi de la pré­hen­sion d’objets au moyen d’un bras arti­culé. Pour autant, il y a encore loin de la coupe aux lèvres. Ce nou­veau chal­lenge néces­site en effet la créa­tion d’algorithmes encore plus robustes et suf­fi­sam­ment pré­cis pour per­mettre l’exécution de gestes complexes.

Thibault par­vient déjà à contrô­ler ses deux membres supé­rieurs dans trois dimen­sions. © Clinatec

Quoi qu’il en soit, les cher­cheurs savourent pour l’heure ce pre­mier résul­tat validé, qui, au-delà, de la prouesse tech­no­lo­gique, est aussi une aven­ture humaine. « Participer à la réus­site de ce pro­jet, via un accom­pa­gne­ment médi­cal dédié au patient a été très enri­chis­sant », témoigne ainsi Stephan Chabardes.

Et, cerise sur le gâteau, une bonne sur­prise les atten­dait au bout du che­min. « Ces cap­teurs fonc­tionnent depuis plus de deux ans, fait excep­tion­nel au vu de la plas­ti­cité du cer­veau qui rend la sta­bi­lité de l’information très dif­fi­cile et com­plexe », s’étonnent-ils. Reste à confor­ter ces résul­tats en tes­tant la repro­duc­ti­bi­lité de cette pre­mière expé­rience. Ainsi, les cher­cheurs vont inclure dans les essais cli­niques trois autres patients tétra­plé­giques au cours des pro­chaines années.

Véronique Magnin