Gert-Jan Oskam vivait en Chine en 2011 lorsqu’il a eu un accident de moto qui l’a laissé paralysé des hanches aux pieds. Maintenant, avec une combinaison d’appareils, les scientifiques lui ont redonné le contrôle du bas de son corps.
“Pendant 12 ans, j’ai essayé de me remettre sur pied”, a déclaré M. Oskam lors d’un point de presse mardi. “Maintenant, j’ai appris à marcher normalement, naturellement.”
Dans une étude publiée mercredi dans la revue Nature, des chercheurs suisses ont décrit des implants qui fournissaient un “pont numérique” entre le cerveau de M. Oskam et sa moelle épinière, contournant les sections lésées. La découverte a permis à M. Oskam, 40 ans, de se tenir debout, de marcher et de monter une rampe raide avec seulement l’aide d’un déambulateur. Plus d’un an après l’insertion de l’implant, il a conservé ces capacités et a en fait montré des signes de rétablissement neurologique, marchant avec des béquilles même lorsque l’implant était éteint.
«Nous avons capturé les pensées de Gert-Jan et traduit ces pensées en une stimulation de la moelle épinière pour rétablir le mouvement volontaire», Grégoire Courtine, spécialiste de la moelle épinière à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, qui a aidé mener la recherche, a déclaré lors de la conférence de presse.
Jocelyne Bloch, neuroscientifique à l’Université de Lausanne qui a placé l’implant chez M. Oskam, a ajouté: “C’était plutôt de la science-fiction au début pour moi, mais c’est devenu réalité aujourd’hui.”
Il y a eu un certain nombre d’avancées dans le traitement technologique des lésions de la moelle épinière au cours des dernières décennies. En 2016, un groupe de scientifiques dirigé par le Dr Courtine a réussi à restaurer la capacité de marcher chez des singes paralysés, et un autre a aidé un homme à reprendre le contrôle de sa main paralysée. En 2018, un autre groupe de scientifiques, également dirigé par le Dr Courtine, a mis au point un moyen de stimuler le cerveau avec des générateurs d’impulsions électriques, permettant aux personnes partiellement paralysées de marcher et de faire du vélo à nouveau. L’année dernière, des procédures de stimulation cérébrale plus avancées ont permis aux sujets paralysés de nager, de marcher et de faire du vélo en une seule journée de traitement.
M. Oskam avait subi des procédures de stimulation au cours des années précédentes et avait même retrouvé une certaine capacité à marcher, mais son amélioration a fini par plafonner. Lors de la conférence de presse, M. Oskam a déclaré que ces technologies de stimulation lui avaient laissé le sentiment qu’il y avait quelque chose d’étranger dans la locomotion, une distance étrangère entre son esprit et son corps.
La nouvelle interface a changé cela, il a dit : “La stimulation avant me contrôlait, et maintenant je contrôle la stimulation.”
Dans la nouvelle étude, l’interface cerveau-colonne vertébrale, comme l’ont appelée les chercheurs, a profité d’un décodeur de pensée d’intelligence artificielle pour lire les intentions de M. Oskam – détectables sous forme de signaux électriques dans son cerveau – et les faire correspondre aux mouvements musculaires. L’étiologie du mouvement naturel, de la pensée à l’intention à l’action, a été préservée. Le seul ajout, comme l’a décrit le Dr Courtine, était le pont numérique enjambant les parties lésées de la colonne vertébrale.
Andrew Jackson, neuroscientifique à l’Université de Newcastle qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré : « Cela soulève des questions intéressantes sur l’autonomie et la source des commandes. Vous continuez à brouiller la frontière philosophique entre ce qu’est le cerveau et ce qu’est la technologie.
Le Dr Jackson a ajouté que les scientifiques dans le domaine avaient théorisé sur la connexion du cerveau aux stimulateurs de la moelle épinière pendant des décennies, mais que c’était la première fois qu’ils obtenaient un tel succès chez un patient humain. “C’est facile à dire, c’est beaucoup plus difficile à faire”, a-t-il déclaré.
Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont d’abord implanté des électrodes dans le crâne et la colonne vertébrale de M. Oskam. L’équipe a ensuite utilisé un programme d’apprentissage automatique pour observer quelles parties du cerveau s’illuminaient alors qu’il essayait de déplacer différentes parties de son corps. Ce décodeur de pensée était capable d’associer l’activité de certaines électrodes à des intentions particulières : une configuration s’allumait chaque fois que M. Oskam tentait de bouger ses chevilles, une autre lorsqu’il tentait de bouger ses hanches.
Ensuite, les chercheurs ont utilisé un autre algorithme pour connecter l’implant cérébral à l’implant rachidien, qui était configuré pour envoyer des signaux électriques à différentes parties de son corps, provoquant des mouvements. L’algorithme a pu tenir compte de légères variations dans la direction et la vitesse de chaque contraction et relaxation musculaire. Et, comme les signaux entre le cerveau et la colonne vertébrale étaient envoyés toutes les 300 millisecondes, M. Oskam pouvait rapidement ajuster sa stratégie en fonction de ce qui fonctionnait et de ce qui ne fonctionnait pas. Au cours de la première séance de traitement, il pouvait tordre les muscles de ses hanches.
Au cours des mois suivants, les chercheurs ont affiné l’interface cerveau-colonne vertébrale pour mieux s’adapter aux actions de base comme marcher et se tenir debout. M. Oskam a acquis une démarche d’apparence plutôt saine et a pu franchir les marches et les rampes avec une relative facilité, même après des mois sans traitement. De plus, après un an de traitement, il a commencé à remarquer de nettes améliorations dans ses mouvements sans l’aide de l’interface cerveau-colonne vertébrale. Les chercheurs ont documenté ces améliorations dans les tests de mise en charge, d’équilibre et de marche.
Désormais, M. Oskam peut marcher de manière limitée dans sa maison, monter et descendre d’une voiture et se tenir dans un bar pour boire un verre. Pour la première fois, dit-il, il a l’impression d’être celui qui contrôle.
Les chercheurs ont reconnu les limites de leur travail. Les intentions subtiles dans le cerveau sont difficiles à distinguer, et bien que l’interface actuelle cerveau-colonne vertébrale soit adaptée à la marche, on ne peut probablement pas en dire autant de la restauration des mouvements du haut du corps. Le traitement est également invasif, nécessitant plusieurs interventions chirurgicales et des heures de physiothérapie. Le système actuel ne résout pas toutes les paralysies de la moelle épinière.
Mais l’équipe espérait que de nouvelles avancées rendraient le traitement plus accessible et plus systématiquement efficace. “C’est notre véritable objectif”, a déclaré le Dr Courtine, “de rendre cette technologie disponible à travers le monde pour tous les patients qui en ont besoin.”
