Cinq chaires pour défier le handicap

Notre époque est marquée par des progrès décisifs en biotechnologie, microélectronique et implants neuronaux, ainsi que par une compréhension toujours plus fine du cerveau. Des avancées qui bouleversent les approches thérapeutiques dans le domaine du handicap. Le Centre de neuroprothèse (CNP) de l'EPFL définit les contours d'une discipline nouvelle et interdisciplinaire, à l'interface de l'ingénierie et de la médecine.

L'Ecole est devenue un centre mondialement reconnu en bioingénierie appliquée. En 2009, avec le lancement du CNP, elle renforçait sa position internationale. Aujourd'hui, le Centre prend véritablement son envol autour de cinq professeurs - des spécialistes dans les domaines de l'électronique flexible, du traitement des paraplégies, de la neuroprosthétique translationnelle, des neurosciences cognitives ou des interfaces cerveaux-machine. En collaborant étroitement, les chercheurs investissent les domaines suivants:

• Convergence de l’homme et de l’ordinateur

La réalité virtuelle, la stimulation sensorielle et la robotique, combinée avec les interfaces cerveau-machine, ont permis de réaliser plus que jamais la fusion entre l’homme et la machine. Des ondes cérébrales enregistrées de façon non-invasive peuvent désormais contrôler un ordinateur, déplacer des avatars ou des robots, conduire des chaises roulantes. Pour faire dialoguer les neurosciences cognitives et l’analyse en temps réel de l’activité cérébrale, les recherches menées au CNP exploitent les techniques de l’électroencéphalographie, l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et la stimulation cérébrale non-invasive.

• Réhabilitation après une attaque cérébrale
  

Des techniques de réhabilitation faisant intervenir des technologies avancées telles que la robotique et la stimulation électrique ont démontré une amélioration des fonctions motrices, après traitement intensif, à la fois chez des patients chroniques et auprès de ceux qui avaient subi une attaque. Le CNP développe une nouvelle génération d’appareils «hybrides» capables d’appliquer des scénarios de réhabilitation complexes établis sur mesure pour répondre aux besoins spécifiques des patients. L’approche est basée sur l’utilisation combinée d’interfaces cerveau-machine et d’outils technologiques, avec une attention particulière sur la caractérisation des effets cognitifs des protocoles cliniques.

• Retrouver l’ouïe

L’implant cochléaire est un appareil destiné à court-circuiter une zone endommagée de l’oreille interne. Il envoie des impulsions électriques directement sur le nerf auditif. Plus de 200’000 d’entre eux sont en usage dans le monde. Toutefois, une part importante des patients souffrant de difficultés auditives ne peut prétendre à ce genre de dispositifs, en raison d’une défectuosité de leur nerf auditif. D’où l’importance de développer une nouvelle génération d’implants stimulant directement le tronc cérébral. Les chercheurs du CNP travaillent à la réalisation d’interfaces qui s’appliquent sur le tronc et envoient des impulsions électriques et lumineuses de façon plus sélective que ce que permettent les implants actuels. Ce projet s’inscrit dans la collaboration entre l’EPFL et Harvard Medical School pour le Programme Bertarelli en neurosciences translationnelles.

• Marcher à nouveau

Le CNP met au point une neuroprothèse intégrée s’appliquant à la fois au cerveau et à la moelle épinière. Elle pourra rétablir un contrôle volontaire de la locomotion après une lésion totale de celle-ci. Pour y parvenir, les chercheurs mettent en relation des impulsions cérébrales et un nouveau type d’électrode flexible pouvant être implantée dans la moelle épinière. En pratique, le décodage en temps réel de signaux cérébraux sera exploité pour générer la stimulation électrique de circuits nerveux sélectionnés. Cette neuroprothèse «cortico-spinale» sera en mesure de rétablir le contrôle de ces circuits et permettra la locomotion après la rupture des connexions entre le cerveau et la moelle épinière. Ce projet fait également partie de la collaboration entre l’EPFL et Harvard Medical School pour le Programme Bertarelli en neurosciences translationnelles.

• Bras bionique

Les chercheurs du CNP veulent pouvoir rétablir les fonctions complexes de la main en créant un lien bidirectionnel entre le système nerveux périphérique et une prothèse perfectionnée. Des interfaces implantables novatrices, appliquées au cœur même des nerfs, sont en cours de développement afin de permettre une connexion rapide et intuitive se traduisant par un flux bidirectionnel entre le système nerveux du patient et la prothèse intelligente. Ce projet repose sur de nombreuses techno­logies novatrices: peau artificielle, appropriation mentale d’une prothèse bionique et interfaces cerveau-machines sont développées dans ce cadre.