Une nouvelle thérapie non-invasive pour les personnes paraplégiques

©AASDAP

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Des chercheurs de l’Alberto Santos Dumont Association for Research Support (AASDAP) au Brésil, en collaboration avec l’EPFL, ont mis au point une nouvelle méthode de rééducation pour les personnes atteintes de paraplégie, en combinant de l’électrostimulation musculaire et une interface cerveau-machine. Le système a été testé sur deux patients, qui ont présenté une amélioration de leur motricité, ainsi qu’une récupération neurologique partielle.

Chaque année dans le monde, près de 500'000 personnes se retrouvent en situation de handicap suite à un accident de la route ou à un choc traumatique provoquant une lésion de leur moelle épinière. Les personnes qui souffrent d’une lésion sévère perdent l’immense majorité de leurs capacités motrices et sensorielles dans leurs membres inférieurs. En parallèle, ils souffrent d’effets secondaires dus à l’inactivité, et sont sujets à des escarres, ou des troubles cardio-vasculaires.

Afin d’améliorer leur quotidien, et de restaurer un maximum de capacités motrices, des équipes de chercheurs de l’Alberto Santos Dumont Association for Research Support (AASDAP) au Brésil, en collaboration avec l’EPFL, ont mis au point un outil inédit et non invasif pour la neuro-rééducation des membres inférieurs.

Selon cette méthode, les patients utilisent leur propre activité cérébrale pour contrôler l’envoi de pulsions électriques à un total de 16 muscles dans leurs jambes. Aidés d’un déambulateur et d’un harnais de soutien, ils peuvent réapprendre à marcher, se remuscler et améliorer leur motricité.

Les utilisateurs reçoivent en outre un feedback vibro-tactile sur leurs bras, qui leur donne des indications sur la position de leurs membres dans l’espace. Ils peuvent ainsi se mouvoir sans avoir à regarder leurs jambes constamment.

Le système a été testé sur deux patients atteints de paraplégie chronique. À la fin de l’évaluation clinique, les patients étaient capables de se déplacer en étant moins dépendant du système d'assistance.Chez l'un d'entre eux, une récupération motrice importante a en outre été relevée. Les médecins ont aussi observé une amélioration des capacités cardio-vasculaires et du volume musculaire. Le tout sans qu’aucune intervention chirurgicale ne soit nécessaire. La recherche est publiée dans Scientific reports.

Des électrodes pour mesurer l’activité cérébrale et stimuler les jambes

Lors des exercices, le patient porte un casque EEG d’électrodes, qui détecte son activité cérébrale et ses intentions de mouvement. Sur ses jambes se trouvent 16 électrodes (8 sur chaque jambe), chargées de stimuler les muscles impliqués dans le processus de marche. Après un entraînement préalable, le porteur du casque peut ainsi, grâce à son activité cérébrale, commander l’envoi d’impulsions électriques aux muscles de ses membres inférieurs.

«Nous décodons les images motrices des patients grâce a une interface cerveau machine non-invasive», explique Solaiman Shokur, chercheur à l’AASDAP. «Les patients avaient pour instruction d'imaginer bouger alternativement leur jambe gauche ou droite. Notre système utilise ce signal pour stimuler le membre correspondant.»

Aidé d’un déambulateur et soutenu par un harnais qui retient 60 à 70% de son poids, le patient peut réapprendre à marcher et gagner en capacités sensori-motrices.

Dans cette approche, la trajectoire de marche est prédéfinie pour imposer une démarche physiologique au patient. Cette trajectoire est également associée à un schéma d'électrostimulation prédéfini pour les 16 muscles des membres inférieurs impliqués dans la marche.

« Nous travaillons dans une boucle fermée d’électrostimulation. Cela permet d’ajuster en temps réel le courant électrique appliqué au muscle, en fonction de la différence entre les angles de la hanche et du genou mesurés, et ceux désirés», explique Mohamed Bouri, chef du groupe de recherche Rehabilitation and Assistive Robotics (REHAssist), qui a développé les technologies d’électrostimulation et de retour vibro-tactile. « Nous pouvons ainsi améliorer l’activation musculaire, et réduire la fatigue musculaire».

Un élément majeur de cette approche a été l’utilisation d’un retour haptique portable, qui fournit une rétroaction tactile aux avant-bras des patients. Cette procédure améliore la fluidité des déplacements et augmente la confiance du patient dans sa démarche.


Réveiller des nerfs résiduels endormis depuis des années

L’approche est innovante : elle est multimodale, et ne nécessite aucune intervention invasive sur le corps humain. Il suffit aux patients de s’entraîner sur des simulateurs, et à se familiariser avec les interfaces. Les résultats sont surprenants, en ce sens qu’ils démontrent à la fois une amélioration musculaire, mais aussi des progrès dans les fonctions neurologiques. «Lors d’une lésion, il arrive que certaines fibres de la moelle épinière aient survécu, mais n’aient plus été activées depuis des années», explique Solaiman Shokur. « Notre système permet de les stimuler à nouveau.»

Miguel Nicolelis, de l’AASDAP, précise toutefois : «il n’existe pas de solution miracle pour traiter les lésions de la moelle épinière. De plus en plus, il semble que nous devions mettre en œuvre plusieurs techniques simultanément pour obtenir les meilleurs résultats de neuro-rééducation.»

Ce projet a été développé à travers une collaboration entre le Neurorehabilitation Laboratory of the Associação Alberto Santos Dumont para Apoio à Pesquisa (AASDAP), the headquarters of the Walk Again Project, the Biomechanics and Motor Control Laboratory at the Federal University of ABC (UFABC, Santo André, Brésil), et le groupe de recherche REHAssist (https://rehassist.epfl.ch/) à l’EPFL.

Références

Aurelie selfslagh, solaiman shokur, Debora s. F. Campos, Ana R. C. Donati, sabrina Almeida, seidi Y. Yamauti, Daniel B. Coelho, Mohamed Bouri & Miguel A. L. Nicolelis, Non-invasive, Brain-controlled Functional electrical stimulation for Locomotion Rehabilitation in Individuals with paraplegia, Scientific Reports


Auteur: Laure-Anne Pessina
Source: Mediacom