Un appareil capte les signaux du cerveau et les transmet à un capteur qui active les terminaisons responsables du contrôle des muscles.

Un macaque qui ne pouvait pas bouger l’une de ses pattes arrière en raison d’une lésion de la moelle épinière a réussi à marcher presque normalement à nouveau grâce à un « pontage » qui communique sans fil le cerveau et les terminaisons responsables de l’activation des muscles. Cette neuroprothèse céphalo-rachidienne, telle que définie par les responsables, a été développée à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, en Suisse, en collaboration avec d’autres centres de recherche et la société Medtronic. L’animal a un petit capteur incorporé dans son cerveau qui capte les signaux émis – du désir du macaque de se déplacer – et les envoie à un processeur. Les données sont traitées et décodées, puis transmises à un autre appareil avec des électrodes qui sont placées dans la région lombaire de la moelle épinière, de l’autre côté de la blessure, et activent les neurones qui dirigent les muscles de la jambe affectée. -« Ce que nous faisons, c’est rétablir en temps réel et sans fil la communication entre le cerveau et le système locomoteur », explique l’un des auteurs du projet, Eduardo Martín Moraud, un ingénieur espagnol qui travaille à l’Université d’Oxford (Nuffiel College) et qui faisait déjà partie de l’équipe de l’École Suisse depuis 5 ans. Les détails de la recherche, dont les premiers résultats satisfaisants ont été obtenus en juin 2015, ont été publiés dans la revue scientifique

« La nature ». L’un des deux singes de l’expérience a retrouvé l’usage de son membre paralysé la première semaine après la blessure, sans entraînement, à la fois sur le tapis roulant et au sol, tandis que la seconde a pris environ deux semaines.

Comme le rapporte l’EPFL, une étude clinique a été lancée au Centre hospitalier universitaire de Lausanne pour valider les effets thérapeutiques de la technologie chez les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière, mais seulement partiellement. Pour l’instant, ce qui est fait, c’est de vérifier si le placement d’un appareil avec des électrodes dans la moelle épinière, préalablement programmé, parvient à rétablir le mouvement des jambes. Il ne communique pas avec le cerveau.

LE PROCESSUS

Comme l’expliquent les chercheurs, lorsque le cerveau décide d’effectuer un mouvement ou toute autre activité, il y a « une transmission de pics d’électricité entre les neurones » qui peut être mesurée et interprétée par un algorithme mathématique. Dans un système nerveux intact, les signaux qui dénotent la marche proviennent d’une petite région du cerveau appelée cortex moteur (ou cortex moteur). Par la suite, les signaux voyagent à travers la moelle épinière, atteignent les réseaux neuronaux situés dans la région lombaire et ceux-ci activent les muscles de la jambe pour produire les mouvements. Les lésions de la moelle épinière, qu’elles soient partielles ou complètes, empêchent ces signaux d’atteindre les neurones et provoquent une paralysie. Cependant, le cortex moteur maintient toujours l’activité cérébrale qui a généré les instructions de marche. Et les réseaux neuronaux qui activent les muscles de la jambe paralysée sont également intacts et peuvent encore générer des mouvements de jambe. À cette occasion, « 96 canaux neuronaux du cortex qui offrent beaucoup d’informations » ont été mesurés, explique Martín Moraud, qui rappelle que dans des expériences précédentes, par exemple, il avait déjà été possible pour des patients humains d’activer un ordinateur à distance simplement en pensant à le faire. « Nous voulions contrôler seulement deux événements : le moment où la patte est levée et le moment où elle atterrit », poursuit-il. Ensuite, la stimulation électrique de quelques volts, dans une zone spécifique de la moelle épinière, module différents réseaux de neurones qui peuvent activer des muscles spécifiques des jambes. « Je me suis penché spécifiquement sur le système qui permet de stimuler la moelle épinière en temps réel », poursuit Martín Moraud.

AUCUNE FORMATION REQUISE

Pour que les singes retrouvent leur mobilité, « aucune physiothérapie ou entraînement n’a été nécessaire », explique le neuroscientifique Erwan Bezard de l’Université de Bordeaux, qui a supervisé les expériences. Tous les traitements ont été effectués après contrôle par les comités de bioéthique des centres participants. « Pour la première fois, j’imagine un patient complètement paralysé capable de bouger ses jambes à travers cette interface céphalo-rachidienne », a déclaré la neurochirurgienne Jocelyne Bloch, du Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV), en charge de la pose des implants dans le cerveau et la moelle épinière. Source : La revue, Nature Scientific Journal.