La robotique et la stimulation spinale pour vaincre la paralysie

Les lésions de la moelle épinière affectent le quotidien et entraînent souvent de graves troubles de la mobilité. Bien que la robotique de rééducation – faisant appel à des dispositifs qui guident les mouvements pendant la thérapie – ait amélioré l’entraînement des personnes souffrant de lésions de la moelle épinière, son efficacité reste limitée. Sans engagement musculaire actif, les mouvements assistés par robot ne suffisent pas à réentraîner suffisamment le système nerveux.

Dirigée par Grégoire Courtine et Jocelyne Bloch, une équipe du centre .NeuroRestore vient de mettre au point un système qui intègre parfaitement une neuroprothèse spinale à la robotique de rééducation. Le dispositif des chercheuses et chercheurs délivre des impulsions électriques au bon moment pour stimuler les muscles en harmonie avec les mouvements robotiques, ce qui entraîne une activité musculaire naturelle et coordonnée pendant la thérapie. Cette innovation dans le domaine des neuroprothèses s’appuie sur l’expertise en robotique du laboratoire du professeur Auke Ijspeert à l’EPFL. Non seulement cette avancée améliore la mobilité immédiate, mais aussi elle favorise le rétablissement à long terme.

«L’intégration parfaite de la stimulation spinale à la rééducation ou à la robotique récréative accélérera le déploiement de cette thérapie dans les soins standard et auprès des personnes souffrant de lésions de la moelle épinière», explique Grégoire Courtine. Cette adaptabilité permet aux professionnels de la rééducation d’intégrer cette technologie dans les protocoles de rééducation du monde entier. L’association de thérapies présente également d’importants défis, car chacune nécessite une synchronisation précise. Les stratégies de stimulation de la moelle épinière doivent être modulées dans l’espace et dans le temps pour correspondre aux mouvements du patient ou de la patiente, et leur intégration dans des systèmes de rééducation robotisés largement utilisés nécessite un cadre flexible et adaptable.

La technologie repose sur un stimulateur implanté dans la moelle épinière qui délivre une stimulation épidurale électrique biomimétique (stimulation épidurale électrique). Contrairement à la stimulation électrique fonctionnelle traditionnelle, cette méthode active les motoneurones plus efficacement en imitant les signaux nerveux naturels.

Les chercheuses et chercheurs ont intégré la stimulation épidurale électrique à divers dispositifs de rééducation robotisés, notamment des tapis roulants, des exosquelettes et des vélos stationnaires, pour garantir que la stimulation est précisément synchronisée avec chaque phase du mouvement. Le système utilise des capteurs sans fil pour détecter le mouvement des membres et ajuster automatiquement la stimulation en temps réel, ce qui permet une expérience utilisateur fluide.

Dans une étude de validation portant sur cinq personnes souffrant de lésions de la moelle épinière, la combinaison de la robotique et de la stimulation épidurale électrique a permis une activation musculaire immédiate et soutenue. Non seulement les participantes et participants ont retrouvé la capacité de mobiliser les muscles pendant la thérapie assistée par robot, mais certains ont également amélioré leurs mouvements volontaires même après la désactivation de la stimulation.

Les chercheuses et chercheurs ont également travaillé en étroite collaboration avec des centres de rééducation pour tester l’intégration du système de stimulation aux dispositifs robotiques largement utilisés. «Nous avons visité plusieurs centres de rééducation pour tester notre technologie de stimulation avec les systèmes robotiques qu’ils utilisent couramment. C’était extrêmement gratifiant de voir leur enthousiasme», déclarent Nicolas Hankov, chercheur au .NeuroRestore, et Miroslav Caban, chercheur au BioRob, principaux auteurs de l’étude. «Le fait de voir par soi-même à quel point notre approche s’intègre parfaitement aux protocoles de rééducation actuels renforce son potentiel de transformation des soins aux personnes souffrant de lésions de la moelle épinière en fournissant un cadre technologique facile à adopter et à déployer dans de nombreux environnements de rééducation.»

L’étude a également montré le potentiel de cette approche au-delà des contextes cliniques, puisque les participantes et participants utilisaient le système pour marcher avec un déambulateur et faire du vélo à l’extérieur, validant ainsi son impact réel.

Cette technologie innovante apporte un nouvel espoir aux personnes souffrant de lésions de la moelle épinière, car elle offre une approche de rééducation plus efficace que la robotique seule. En rendant la rééducation plus dynamique et plus engageante, elle a le potentiel d’améliorer considérablement les résultats du rétablissement. D’autres essais cliniques seront nécessaires pour établir les bénéfices à long terme, mais les premiers résultats suggèrent que l’intégration des neuroprothèses à la robotique de rééducation pourrait redéfinir le rétablissement de la mobilité après une paralysie.

Liste des contributeurs

• EPFL Neuro X
• Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV) et Université de Lausanne (UNIL)
• Defitech Center for Interventional Neurotherapies (.NeuroRestore)
• Laboratoire de biorobotique de l’EPFL
• ONWARD Medical
• Université des sciences appliquées de Berne
• VAMED Management and Service Switzerland AG
• Laboratoire des systèmes sensorimoteurs de l’ETH Zurich
• Centre de traumatologie de la moelle épinière de l’Université de Zurich
• Hocoma SA
• Medtronic
• Université d’Oxford
• GBY (Go-by-Yourself) SA
• Institut des maladies neurodégénératives de l’Université de Bordeaux
• Université des sciences appliquées de Zurich (ZHAW)
• MyoSwiss SA

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