I think so I walk

Voici une avancée scientifique qui va donner beaucoup d’espoir aux personnes paralysées. Pour la première fois, une personne paraplégique a pu retrouver un contrôle naturel de la marche par la pensée, grâce au couplage de deux technologies rétablissant une communication entre le cerveau et la moelle épinière. Le programme a été mis au point par des chercheurs français et suisses.

Sur les vidéos qui accompagnent la publication scientifique dans la revue Nature, ce mercredi 24 mai, on peut voir un homme se déplacer encore lentement, soutenu par un déambulateur. Gertjan Oskam est paralysé des jambes depuis plus de dix ans. Aujourd’hui, ce Néerlandais se tient debout et remarche, juste avec la force du cerveau et un peu de technologie.

« J’ai regagné de la liberté », résume ce patient. Atteint d’une lésion de la moelle épinière au niveau des vertèbres cervicales à la suite d’un accident de vélo il y a une dizaine d’années, ce Néerlandais de 40 ans peut désormais se tenir debout, se déplacer sur des terrains variés et même monter un escalier. « Au départ, il était incapable de mettre un pied devant l’autre », a rapporté la chirurgienne suisse Jocelyne Bloch, professeure au centre hospitalier universitaire vaudois, en présentant l’étude.

Avant lui, d’autres patients qui ne pouvaient plus bouger leurs jambes ont bénéficié d’avancées leur permettant de remarcher. Mais pour la première fois, cet homme peut de nouveau contrôler par la pensée le mouvement de ses jambes et le rythme de ses pas, souligne les auteurs.

Une prouesse rendue possible par l’association de deux technologies implantées dans le cerveau et la moelle épinière, explique à l’AFP Guillaume Charvet, chercheur au CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives), partie prenante du projet, fruit de plus de dix ans de recherche par des équipes en France et en Suisse.

Pont digital

La moelle épinière, contenue dans la colonne vertébrale, prolonge le cerveau et commande de nombreux mouvements. Ces derniers peuvent donc être irrémédiablement perdus si le contact avec le cerveau est abîmé. Pour changer la donne, des électrodes développées par le CEA ont été implantées chez le patient paralysé, au-dessus de la région du cerveau qui est responsable des mouvements des jambes.

Ce dispositif 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.

Grâce à des algorithmes basés sur des méthodes d’intelligence artificielle, les intentions de mouvement sont 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. Les données sont transmises via un système portatif placé sur un déambulateur ou dans un petit sac à dos, permettant au patient de se passer d’aide extérieure.

« L’idée, c’est de venir capter l’activité électrique cérébrale à la surface du cortex moteur, c’est de transférer ensuite, de manière sans fil, vers les ordinateurs qui vont décoder cette activité électrique cérébrale en temps réel pour en générer des prédictions de mouvement. Ces prédictions de mouvement sont ensuite converties en séquences de stimulation qui permettent de générer une stimulation au niveau de la moelle épinière permettant ainsi de réactiver les muscles des jambes de ce patient paraplégique » explained Guillaume Charvet.

Jusqu’à présent, l’installation d’un seul implant stimulant électroniquement la moelle épinière avait permis à des patients paraplégiques de remarcher. Mais le contrôle de cette marche n’était pas naturel.  Cette fois, le pont digital créé entre le cerveau et la moelle épinière permet non seulement à Gert-Jan de se déplacer mais aussi de contrôler volontairement ses mouvements et leur amplitude.

Une première étude sur ce dispositif avait été publiée en 2018 mais à l’époque, le système nécessitait d’enregistrer le stimuli alors que cette fois, tout se fait en direct. L’information met à peine 500 millisecondes pour être transmise, soit une vitesse équivalente à ce qui se passe chez une personne valide. La prochaine étape pour ces chercheurs est de miniaturiser ce système et le proposer à un maximum de patients, en industrialisant sa fabrication.

« Long périple »

« C’est radicalement différent de ce qu’on a vu jusqu’ici », s’enthousiasme le neuroscientifique français Grégoire Courtine, professeur en neuroscience à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne. « Les patients précédents marchaient en faisant beaucoup d’effort ; là il a juste besoin de penser à marcher pour faire un pas ».

Opéré deux fois pour la pose des deux implants, le Néerlandais évoque « un long périple » pour parvenir à se tenir de nouveau debout et marcher plusieurs minutes d’affilée. Le jeu valait la chandelle car après six mois d’entrainement, il semble avoir récupéré une partie de ses facultés sensorielles et motrices, quand bien même le système est désactivé. « Ces résultats laissent suggérer que l’établissement d’un lien entre le cerveau et la moelle épinière favoriserait une réorganisation des circuits neuronaux au niveau de la lésion », décrypte Guillaume Charvet, du CEA.

Une technologie bientôt accessible au plus grand nombre ? « Il faudra encore de nombreuses années de recherche » avant sa généralisation, tempère M. Charvet. Mais les équipes s’apprêtent déjà à lancer un essai pour restaurer, avec la même technologie, la fonction des bras et des mains. Elles espèrent aussi l’appliquer à d’autres indications cliniques, telles que la paralysie provoquée par un accident vasculaire cérébral.

 With AFP