Je pense donc je marche

Paris, le samedi 12 octobre 2019 – Ce sont des images futuristes. Un homme charpenté d’un exosquelette qui lui confère une démarche automatique. La musique de la vidéo explicative proposée par Le Lancet Neurology ne fait que renforcer cette impression d’une image envoyée du futur (ou d’un futur fantasmé). Pourtant, la science-fiction est absolument absente ici. Et le professeur Alim-Louis Benabid (connu pour ses travaux sur la stimulation cérébrale profonde dans la maladie de Parkinson) prévient : « On répond à un problème médical, un corps humain qui a été blessé et qui a des déficits. On est dans l’homme "réparé" et pas dans l’homme "augmenté" ». Et aujourd’hui "réparer" l’homme victime d’une lésion médullaire n’est (presque) plus une rêverie futuriste.

Lien vers la vidéo : https://www.youtube.com/watch?time_continue=138&v=1GyJBBB8O_M

Des travaux précurseurs intéressants

Depuis plusieurs années, différentes équipes dans le monde entier s’intéressent aux potentialités des interfaces cerveau/machine pour permettre aux malades paralysés de retrouver la capacité d’impulser des mouvements alors que leur corps est privé de toute motricité. Des expériences encourageantes, reposant sur la transformation des signaux électriques du cerveau, en commandes intelligibles par des ordinateurs, ont déjà été menées. Elles ont ainsi permis à des personnes paraplégiques ou tétraplégiques d’activer des logiciels afin de commander le mouvement de différents objets dont des fauteuils roulants.

Une interface neuronale directe

Mais les travaux conduits par l’équipe du professeur Alim-Louis Benabid du centre de recherche biomédicale du CEA Leti-Clinatec (université de Grenoble) vont plus loin. Ils sont les premiers à apporter la preuve de l’efficacité d’une interface neuronale directe (et non plus en passant par le relais d’un ordinateur) pour contrôler un dispositif, en l’occurrence un exosquelette. Ces résultats spectaculaires obtenus grâce à la participation d’un patient de 28 ans, Thibault, tétraplégique depuis quatre ans après une chute (il est victime d’une section médullaire C4-C5 et n’est capable que de quelques mouvements au niveau du biceps et du poignet gauche) sont le fruit de dix ans de travaux.

Dix ans de développements technologiques

La neuroprothèse mise au point par les équipes du CEA Leti-Clinatec est constituée de deux implants cérébraux. Baptisés Wimagine, les implants comptent 64 électrodes et des « antennes en platine avec un boîtier réalisé en titane et fermé de manière hermétique, afin de garantir l’absence d’humidité » précise Guillaume Charvet, chef de projet au sein du CEA Leti, cité par Industrie & Technologies. Les deux enregistreurs ont été implantés sous la peau du crâne du patient afin qu’ils puissent capter les signaux émis par son cortex sensori-moteur Une fois enregistrés par les implants, les signaux cérébraux sont amplifiés et numérisés par un micro-contrôleur. L’opération se passe au sein de la neuroprothèse elle-même qui est dotée d’un système de télé-alimentation. Le dispositif, lui aussi mis au point par le CEA fonctionne sans pile et grâce à un procédé de « récupération inductive ». Ainsi pré-traités, les signaux sont ensuite transmis par radiofréquences à l’ordinateur, situé dans le dos de l’exosquelette. C’est là qu’a lieu le décodage, grâce à 14 algorithmes qui permettent une précision rarement atteinte. Ces logiciels qui s’inscrivent dans le cadre du machine learning sont en effet « capables de décoder huit degrés de liberté, soit trois degrés pour le bras droit, trois degrés pour le bras gauche ainsi que des rotations de poignets », indique Guillaume Charvet.

Un long réapprentissage

Mais seuls, les outils informatiques ne peuvent pas tout faire. Le rôle du patient, Thibault, a également été fondamental. Il s’est en effet patiemment entraîné à penser afin que les ordres de son cerveau puissent être transformés en signaux intelligibles par la machine. Cette longue phase d’apprentissage a duré plusieurs semaines : 95 jours à domicile, durant lesquels le patient s’entraînait avec, un avatar de jeu vidéo et 45 jours au laboratoire pour contrôler l’exosquelette. « J’ai dû apprendre petit à petit. La plasticité cérébrale fait qu’on retrouve les ordres à envoyer pour obtenir les bons mouvements de manière beaucoup plus souple, beaucoup plus naturelle », a confié le patient.

Des améliorations nécessaires

Résultat spectaculaire pour celui qui n’avait pas pu marcher depuis si longtemps, Thibault a pu parcourir 145 mètres et faire 408 pas au cours de ces nombreuses séances. Surtout, l’équipe a pu apporter la "preuve de concept" de son dispositif, confirmé la pertinence des microélectrodes par rapport aux sondes épidurables et le fait que le système était utilisable pendant sept semaines sans recalibration. De nouveaux patients doivent désormais être inclus dans un essai clinique et des améliorations techniques doivent être apportées notamment à l’exosquelette (qui pèse encore aujourd’hui 64 kilos et dont la stabilité n’est assurée que grâce à un harnais fixé au plafond). En outre, il est probable que plus qu’une technique permettant aux tétraplégiques de remarcher, le système leur offre une plus grande autonomie en leur permettant de contrôler seul certains objets et notamment leur fauteuil roulant.

Léa Crébat

Référence
Benabid AL et coll.: An exoskeleton controlled by an epidural wireless brain–machine interface in a tetraplegic patient: a proof-of-concept demonstration. Lancet Neurology 2019; publication avancée en ligne le 3 octobre.

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