FOCUS – Un consortium de neuroscientifiques et neurochirurgiens franco-suisse avec notamment le CEA de Grenoble, a annoncé, le 23 mai 2023, avoir rétabli la communication entre le cerveau et la moelle épinière d’une personne paraplégique. Utilisant un implant cérébral, cette technologie lui permet de remarcher naturellement.
Il était paraplégique du fait d’une lésion de la moelle épinière au niveau des vertèbres cervicales, suite à un accident de vélo. Mais désormais, il arrive à remarcher. A 40 ans, Gert-Jan est le premier patient implanté avec la nouvelle interface cerveau-machine (BCI) de l’équipe franco-suisse du professeur en neurosciences Grégoire Courtine.
Une collaboration qui a réuni des scientifiques de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), du Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV) et de l’Université de Lausanne (UNIL), en collaboration avec le CEA, le Chuga et l’UGA.
L’implant cérébral de Clinatec est connecté grâce à un casque amovible © Jimmy Ravier – .NeuroRestore
« Nous avons développé un pont digital sans fil entre le cerveau et la moelle épinière en utilisant la technologie Brain-Computer Interface (BCI) qui transforme la pensée en action« , résume Grégoire Courtine. Cette interface vient de faire l’objet de l’article « Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface » dans la prestigieuse revue scientifique Nature.
Grâce à elle, le patient a retrouvé « un contrôle naturel du mouvement de ses jambes paralysées« . Ce qui lui a permis de profiter à nouveau du plaisir « de pouvoir partager une bière, accoudé au comptoir d’un bar avec des amis« . Et Gert-Jan de préciser : »Au début, j’étais contrôlé par la stimulation, mais maintenant je peux contrôler ma marche. Mon équilibre et la qualité de ma position debout se sont beaucoup améliorés »
Le pont digital : un changement de paradigme neurotechnologique
Le pont digital comprend deux implants électroniques, qui constituent l’essence de cette réalisation révolutionnaire. Développé par le CEA et Clinatec, l’implant cérébral, appelé WIMAGINE®, détecte et interprète les signaux électriques que le cerveau produit lorsqu’il envisage de marcher.
Mais celui-ci a pour gros avantage, selon la neurochirurgienne Jocelyne Bloch, de ne pas provoquer de petites lésions dans le cerveau comme le font d’autres types d’implants. En effet, il s’agit de remplacer un morceau d’os du crâne, sans ouvrir les méninges qui constituent une couche épaisse protégeant le cerveau lui-même. « Puis on referme la peau sans câble extérieur. »
Un implant également utilisé par Clinatec pour permettre à une personne handicapée de commander un exosquelette.
Gert Jan marchant à l’aide du pont digital © Jimmy Ravier – .NeuroRestore
Simultanément, un neurostimulateur, connecté à une série d’électrodes, est positionné sur le segment de la moelle épinière qui commande le mouvement des jambes. Région qui, chez les personnes paraplégiques, est devenue inaccessible aux signaux cérébraux, par exemple du fait d’une lésion de la moelle épinière. En créant un pont au dessus de la lésion, ce duo d’implants ouvre une voie de communication numérique directe entre le cerveau et le bas du corps.
« 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« , explique Guillaume Charvet, responsable du programme BCI au CEA. Des intentions qui se transforment en séquences de stimulation électrique à appliquer sur la moelle épinière, activant ainsi efficacement les muscles des jambes pour produire le mouvement désiré. Ce pont numérique opère en mode sans fil, offrant ainsi au patient la possibilité de se déplacer de manière indépendante.
Un protocole expérimental complexe
Une fois implanté, Gert-Jan a d’abord « commencé par commander un avatar sur un écran d’ordinateur« . Puis, selon le professeur Courtine, « une fois vérifié qu’il était capable de commander l’avatar grâce à ses signaux cérébraux, on a connecté l’implant cérébral à l’implant lombaire« .
Les chercheurs l’ont ensuite ré-entraîné à la marche, en une quarantaine de sessions. Il peut désormais marcher, mais lentement, « du fait de la technologie« . De fait, un ordinateur reste nécessaire à ce stade pour traiter les signaux venus du cerveau, les décoder et les envoyer vers l’autre implant. Mais Grégoire Courtine se montre optimiste : « dans quelques années, on aura miniaturisé le dispositif ! »
Pour l’heure, les chercheurs ont « injecté la technologie dans un déambulateur fonctionnant sur batterie » et ont laissé le système à Gert-Jan afin qu’il l’utilise à son domicile. Celui-ci doit en effet encore continuer de s’entraîner, car il ne lui est pas encore possible de « tout faire lui-même« .
Gert Jan marchant à l’aide du pont digital © Jimmy Ravier – .NeuroRestore
Des fonctions neurologiques améliorées par l’implant
Même si ce pont digital visait principalement à restaurer le mouvement des jambes, l’expérience a révélé des bénéfices supplémentaires surprenants. Car après un entraînement rigoureux avec le duo d’implants, Gert-Jan a retrouvé progressivement des fonctions neurologiques perdues. Et même en cas de désactivation du pont digital, les chercheurs ont constaté des améliorations remarquables de ses capacités sensorielles et motrices.
Des résultats qui suggèrent la création de nouvelles connexions nerveuses grâce à l’implant, promettant ainsi de nouvelles avancées dans le domaine. Avec ce contrôle retrouvé et cette amélioration neurosensorielle, Gert-Jan a pu reprendre des activités quotidiennes, de la station debout autonome à la marche. Il a même pu monter des escaliers, une activité demandant une motricité relativement fine.
Les « réactions de ses pieds » seraient en outre parfois « différentes, meilleures« . Sachant qu’il s’agit d’un processus lent : « il y a des choses que l’on ne remarque pas immédiatement« .
Et dans le futur ?
Si, à ce stade, le pont digital améliore les capacités de marche d’un individu paraplégique, les possibilités ne s’arrêtent pas là. Restaurer la fonction des bras et des mains serait ainsi possible à l’avenir, selon Jocelyne Bloch et Grégoire Courtine. De plus, le pont digital pourrait potentiellement servir pour d’autres indications cliniques. Par exemple, la paralysie provoquée par un accident vasculaire cérébral.
Quid des considérations éthiques relatives à l’utilisation d’un tel implant à d’autres fins? Pour les chercheurs, les choses sont très claires : le développement de cette interface est uniquement destinée à restaurer des capacités physiques chez une personne handicapée. Sachant, par ailleurs, que les commissions d’éthique sont, selon eux, « extrêmement strictes ».
Pas de risque de hacking non plus, à en croire les chercheurs, puisqu’il faut communiquer directement avec l’ordinateur qui est physiquement autour du patient. « On crée une bulle de communication autour de la personne« , précise Grégoire Courtine.
A quand la généralisation de cette technologie alors ? Pour ce dernier, cela va commencer par le développement du traitement pour la stimulation de la moelle, car la stimulation seule permettrait au patient de mouvoir ses jambes sur commande. Avec « une validation d’ici deux ou trois ans pour la stimulation de moelle et plutôt de cinq ans pour le pont digital« .
.Neurorestore
Placé sous la houlette du neuroscientifique Grégoire Courtine et de la neurochirurgienne Jocelyne Bloch, .NeuroRestore est une plateforme scientifique romande axée sur la restauration des fonctions neurologiques grâce à des techniques neurochirurgicales.
Depuis 2018, elle rassemble des ingénieurs, médecins et chercheurs de l’EPFL, du CHUV, de l’UNIL, soutenus par la Fondation Defitech et la SUVA. Leur but : développer des thérapies innovantes aidant à la récupération motrice de patients souffrant de paralysie, de la maladie de Parkinson ou suite à un AVC.
En outre, .NeuroRestore vise à former une nouvelle génération de professionnels de la santé à ces approches thérapeutiques avant-gardistes.
Clinatec
Clinatec (centre de recherche biomédicale Edmond J. Safra) conjugue depuis 2011 innovation technologique et recherche médicale avec pour objectif de proposer des solutions inédites aux patients. Clinatec s’appuie sur une collaboration entre le CEA, le CHU de Grenoble Alpes, l’Université Grenoble Alpes et le Fonds de Dotation Clinatec.
Le centre est multidisciplinaire, réunissant mathématiciens, physiciens, électroniciens, informaticiens, biologistes, médecins et personnels de santé. Ses missions : concevoir, développer et valider cliniquement des dispositifs médicaux novateurs basées sur des technologies de pointe.
Une réflexion sur « Un homme paraplégique remarche grâce à un projet franco-suisse avec le CEA Grenoble : une première mondiale »
Bonjour, ma femme Carole COMBLEIN, belge, est devenue quadriplégique aphasique suite à une erreur médicale, admission le 29/O9/2016 dans un centre hospitalier d’urgence suite à une fausse route dans un restaurant. L’accident cérébral suite à la panique d’une jeune interne qui s’est trompé dans une injection, la nuit 6 jours plus tard, la plonge dans un semi coma. Elle est dans un état de conscience et veux VIVRE! Je cherche à la faire opérer.
Roger BOULANGER son compagnon depuis 40 ans.