Un paraplégique remarche par la force de sa pensée

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Gert-Jan et Andrea Galvez, doctorante, marchant au Lac de Sauvabelin à Lausanne.
Gert-Jan et Andrea Galvez, doctorante, marchant au Lac de Sauvabelin à Lausanne. Photo Gilles Weber, CC-BY-SA
Paralysé après une chute à vélo, un patient néerlandais peut désormais contrôler à nouveau le mouvement de ses jambes par la pensée grâce à une interface cerveau - moelle épinière développée entre l’EPFL, le CHUV et le CEA de Grenoble (F). Les résultats sont publiés dans Nature ce 24 mai.

« 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, professeur en neurosciences à l’EPFL, au CHUV, et à l’Université de Lausanne. Publié dans la revue Nature, l’article « Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface » présente la situation d’un patient prénommé Gert-Jan, 40 ans, atteint d’une lésion de la moelle épinière au niveau des vertèbres cervicales suite à un accident de vélo qui l’a laissé paraplégique. Grâce au pont digital, il a retrouvé un contrôle naturel du mouvement de ses jambes paralysées, ce qui lui permet de se tenir debout, marcher, et même monter un escalier. Gert-Jan explique avoir retrouvé le plaisir de pouvoir partager une bière, accoudé au comptoir d’un bar avec des amis : « Ce plaisir tout simple représente un changement important dans ma vie ».

Un pont digital composé de deux implants électroniques : l’un sur le cerveau, l’autre sur la moelle épinière
Pour établir ce pont digital, deux types d’implants électroniques sont nécessaires. « Nous avons implanté des dispositifs WIMAGINE au-dessus de la région du cerveau qui est responsable des mouvements des jambes, explique la neurochirurgienne Jocelyne Bloch, professeure au CHUV, à l’Université de Lausanne 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. »

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.

Récupération des fonctions neurologiques en plus du contrôle du mouvement des jambes
En s’entrainant assidument à marcher à l’aide de son pont digital, Gert-Jan a progressivement récupéré des fonctions neurologiques qu’il avait perdues depuis son accident. Les chercheuses et les chercheurs ont ainsi pu quantifier des améliorations remarquables de ses capacités sensorielles et motrices, même lorsque le pont digital était désactivé. Cette réparation digitale de la moelle épinière laisse présager que des nouvelles connections nerveuses se sont formées.

A ce stade, le pont digital a uniquement été utilisé pour améliorer la marche d’une personne paraplégique. Jocelyne Bloch et Grégoire Courtine 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. La compagnie ONWARD Medical en collaboration avec l’EPFL et le CEA a 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.

Références

Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface, by Henri Lorach et. al., Nature, 24 mai 2023, https://doi.org/10.1038/s41586­’023 -06094-5