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Clinatec fait marcher un tétraplégique équipé d’un exosquelette

Clinatec fait marcher un tétraplégique équipé d’un exosquelette

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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 Thibaut, jeune tétraplégique, dans le cadre du projet BCI mené à Clinatec. © Clinatec

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

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.

 

Clinatec a permis à un patient tétraplégique équipé d’un exosquelette de se mouvoir. Neuroprothèses implantées à la place de l'os du crâne retiré par trépanation.

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

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

 

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