La stimulation vertébrale aide les hommes paraplégiques à marcher à nouveau
Une nouvelle façon de stimuler électriquement la moelle épinière avec des implants sans fil, associée à une thérapie qui prend en charge le poids corporel, a aidé trois hommes paraplégiques à marcher à nouveau à l'aide de cadres de marche et de béquilles. Ils peuvent même faire quelques pas sans aucune aide.
De nombreuses années auparavant, les trois hommes avaient subi des blessures dans la région cervicale, ou région du cou, de la moelle épinière qui les avait laissés paralysés dans le bas du corps.
Le nouveau «cadre thérapeutique» responsable de leur rééducation est appelé Stimulation Movement Overground (STIMO).
Il est le fruit d'une collaboration entre l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et le CHUV (CHUV), tous deux en Suisse.
Deux revues, La nature et Neuroscience de la nature, ont maintenant publié des articles d'étude sur la nouvelle approche de stimulation.
Ce qui est remarquable à propos de la nouvelle méthode - et la distingue de deux études récemment publiées aux États-Unis sur un sujet similaire - est que les hommes pouvaient bouger leurs jambes lorsque la stimulation électrique de la moelle épinière était désactivée.
Dans l'un des documents de l'étude, les chercheurs expliquent l'importance de «préserver la proprioception» afin de restaurer le contrôle des mouvements chez les humains souffrant de lésions médullaires.
La nécessité de «préserver la proprioception»
La proprioception est la capacité de ressentir la position et le mouvement corporels en traitant les signaux qui proviennent du corps lui-même, par opposition à son environnement. Les scientifiques le décrivent souvent comme un «sixième sens».
Certains qui ont écrit à ce sujet ont cité l'exemple d'un homme qui, malgré sa capacité à contracter ses muscles, était effectivement immobile après qu'une «infection l'a privé du sens de la position, du mouvement et du toucher dans son corps» - ou son proprioception.
Les chercheurs en Suisse soutiennent que si la stimulation électrique de la moelle épinière n'a pas la bonne combinaison de ciblage géographique précis et de synchronisation des impulsions, elle peut interférer avec la proprioception.
La méthode STIMO peut surmonter ce problème en utilisant «des profils de stimulation en rafale et de stimulation spatio-temporelle». À l'aide de simulations, les chercheurs ont montré qu'il permettait «un contrôle robuste de l'activité des motoneurones».
«Le moment exact et le lieu de la stimulation électrique», explique la co-auteure Jocelyne Bloch, professeur et neurochirurgien au CHUV, qui a réalisé la chirurgie implantaire, «sont cruciaux pour la capacité d'un patient à produire un mouvement prévu.»
Précision de la montre suisse
L'auteur principal de l'étude, le professeur Grégoire Courtine, neuroscientifique à l'EPFL, note qu'après des années de recherche sur des modèles animaux, ils «ont pu imiter en temps réel la façon dont le cerveau active naturellement la moelle épinière».
Il suggère que la combinaison précise de l'emplacement et du moment des impulsions est ce qui a aidé à générer de nouvelles connexions nerveuses.
Le professeur Bloch dit qu'elle doit être «aussi précise qu'une montre suisse». Les implants consistent en une série d'électrodes qui ciblent des groupes spécifiques de muscles des jambes.
«Certaines configurations d'électrodes activent des régions spécifiques de la moelle épinière, imitant les signaux que le cerveau délivrerait pour produire la marche», ajoute-t-elle.
Les trois hommes ont dû apprendre à chronométrer leur intention de marcher avec les impulsions de stimulation. Après seulement 1 semaine de cette phase «d'étalonnage», tous les trois marchaient avec un «soutien du poids corporel».
«Tous les patients pouvaient marcher en utilisant le support de poids corporel en 1 semaine. J'ai tout de suite su que nous étions sur la bonne voie.
Pr Jocelyne Bloch
En 5 mois, leur «contrôle musculaire volontaire s'est considérablement amélioré», explique le professeur Courtine. «Le système nerveux humain a répondu au traitement encore plus profondément que prévu.»
Les hommes n'ont montré aucune fatigue dans les muscles de leurs jambes et marchaient les mains libres pendant plus d'un kilomètre lors de leurs séances de rééducation.
«Plasticité dépendante de l’activité»
Les séances intenses et longues ont aidé les systèmes nerveux des hommes à déclencher une «plasticité dépendante de l’activité» et à réorganiser les fibres nerveuses. C'est ce qui a conduit à une amélioration de la capacité de mouvement, même en l'absence de stimulation.
L'équipe souhaite maintenant traduire les résultats en traitements personnalisés pouvant être utilisés dans les hôpitaux et les cliniques.
Les scientifiques sont également en train de développer une «neurotechnologie de nouvelle génération», qu'ils espèrent tester peu de temps après une blessure quand il y a une plus grande chance de guérison parce que le tissu affecté n'a pas commencé à mourir.
Selon les estimations du National Spinal Cord Injury Statistical Center de l'Université de l'Alabama à Birmingham, il y a environ 288000 personnes vivant avec une lésion de la moelle épinière aux États-Unis. .
Les blessures subies lors d'accidents de véhicules représentent la plupart des cas (38%) de lésions de la moelle épinière aux États-Unis, suivies des chutes (32%). Les autres causes relativement courantes comprennent les blessures par balle et autres actes de violence (14 pour cent), ainsi que les blessures survenant pendant les sports ou les loisirs (8 pour cent).
La vidéo suivante de l'EPFL résume les recherches et illustre les progrès réalisés par les trois hommes lors de leur rééducation.
