Blog du SAVS Vendomois (41)

REAplan : un robot médical pour optimiser la rééducation des patients victimes d’AVC ou atteints d’IMC.

Dispositif robotisé novateur, le REAplan a pour objectif la récupération de la motricité des membres supérieurs. Il se destine aux personnes cérébrolésées, plus particulièrement aux adultes victimes d’un accident vasculaire cérébral (AVC) et aux enfants atteints d’infirmité motrice cérébrale (IMC).

Comment récupérer d’une lésion causée par un AVC ou en cas d’IMC ? En stimulant la plasticité cérébrale du patient, c’est-à-dire la capacité que possèdent ses neurones à se réorganiser afin de pallier les déficits fonctionnels engendrés. Axinesis, une start-up belge, issue de l’Université catholique de Louvain-la-Neuve, a développé dans ce but et en collaboration avec des centres de rééducation un robot de neuro-réadaptation appelé REAplan.
Le principe de ce dispositif d’assistance consiste à mobiliser le bras du patient. Pour cela, un effecteur distal (sorte de poignée) va entrainer dans un plan horizontal le membre supérieur dans des déplacements dont l’intensité (force et vitesse) est paramétrable.

Une aide interactive sur trois modes

La partie la plus innovante réside dans l’existence d’algorithmes de contrôle. Leur rôle ? Assister le patient de manière interactive en fonction de ses propres déficiences motrices. L’aide fournie s’adaptera ainsi en fonction des performances mesurées lors des exercices, performances qui varieront selon les stades de la récupération motrice. Ainsi, les mouvements de l’effecteur distal se déclineront en trois modes. Le premier, dit actif, consiste à ce que le membre du patient conserve simplement une trajectoire. Le deuxième, activo-passif, correspond à une assistance permettant à la fois de rester sur une trajectoire et de progresser le long de cette dernière. Enfin, le dernier mode, appelé passif, procure un accompagnement total : le dispositif exécute l’ensemble des mouvements, entraînant complètement le membre du patient avec lui.

La plasticité stimulée via des mouvements répétés

Grâce au logiciel REAlab, le système a également la faculté de mesurer en continu et d’interpréter les efforts d’interaction avec l’utilisateur. Ce qui lui permet d’interagir constamment avec ce dernier afin d’intensifier le programme de rééducation, dans les limites des protocoles de neuro-réadaptation actuelles. In fine, le but de cette interaction est de permettre au patient d’exécuter des déplacements de manière répétée et intense. Ces répétitions de mouvements vont engendrer un phénomène de plasticité cérébrale autour de la lésion. C’est cette réorganisation corticale (ou remodelage) qui va, en retour,  favoriser le réapprentissage moteur.

Le REAplan bientôt présent en France

Équipé d’un large écran plat, le dispositif permet également au patient de bénéficier d’un retour audio-visuel. Comme, par exemple, de suivre sur un circuit la trajectoire de la voiture guidée par sa main. Mais seul le personnel soignant, préalablement formé, sera à même de configurer et superviser l’interface : programmation et gestion des exercices d’évaluation ou de rééducation, suivi de l’évolution du patients, etc. Testée avec succès en Belgique et homologué CE, cette nouvelle technologie de réadaptation est en train d’établir ses premiers partenariats cliniques en France. O. Clot-Faybesse

Situés dans la moelle épinière, la capacité de neurones sensoriels à contrôler le mouvement a été mise en évidence pour la première fois. Si plusieurs points restent encore à élucider, la stimulation des voies sensorielles pour activer la marche chez l’homme représente un espoir pour les patients atteints de lésions de la moelle épinière.

Les lésions de la moelle épinière ne bénéficient, en dehors de thérapies expérimentales, d’aucun traitement à ce jour. Pour la personne qui en est victime, la rupture de la communication entre cerveau et moelle entraîne la perte du contrôle volontaire des mouvements et donc la paralysie. Cependant, il existe au sein de la moelle épinière des circuits de neurones sensoriels autonomes capables de générer la marche. Leur rôle ? Assurer la locomotion une fois que la décision est prise au niveau du cerveau de se déplacer. Cette aptitude à entretenir le mouvement intéresse fortement les scientifiques puisque activer ce réseau locomoteur pourrait permettre de marcher à nouveau.

Visualiser les neurones actifs

Ainsi, une équipe de l’Institut du cerveau et de la moelle épinière (ICM), emmenée par Claire Wyart, s’est penchée sur le fonctionnement et la modulation de ce réseau locomoteur spinal.

Afin de mieux le comprendre, les chercheurs ont étudié la motricité chez un modèle animal, le poisson zèbre. Pourquoi un tel choix ? Ce vertébré transparent est particulièrement adapté à l’optogénétique, une technologie de pointe permettant de stimuler des neurones ciblés avec de la lumière. Grâce à cette méthode, les cellules neuronales stimulées s’allument, devenant de la sorte visibles en transparence. L’exploitation de l’optogénétique a permis d’identifier un nouveau circuit neuronal sensoriel impliqué dans le contrôle du mouvement. En l’activant à différents moments (animal au repos ou en mouvement), les chercheurs ont mis en évidence les connexions capables de générer des oscillations électriques permettant au poisson de se mouvoir.

Un réseau locomoteur présent chez tous les vertébrés

Plus précisément, cette activité (c’est-à-dire les oscillations des neurones sensoriels) va activer en cascade des neurones moteurs. De manière très intéressante, il a été observé que la modulation de la locomotion dépend de l’état initial de l’animal : la stimulation déclenche la locomotion quand l’animal est au repos (ne bouge pas).
Second point fondamental : ce réseau sensoriel localisé dans la moelle épinière et impliqué dans la locomotion se retrouve conservé entre les différentes espèces vertébrées, notamment chez les primates, donc chez l’homme.
Certes, ces travaux nécessitent d’être approfondis. Mais les résultats originaux obtenus ouvrent de nombreuses pistes de recherche dans la compréhension du contrôle de la marche chez l’humain. Ils suscitent surtout l’espoir de pouvoir, un jour, stimuler précisément ces circuits nouvellement identifiés pour générer un mouvement chez des patients victimes de lésion de la moelle épinière. O. Clot-Faybesse

BrainGate2 : le contrôle d’un ordinateur par la pensée

Grâce à BrainGate2, réseau d’électrodes implantées dans le cortex moteur, deux patients paralysés ont pu, en imaginant un mouvement, déplacer avec facilité un curseur jusqu’à une cible sur un écran. Un pas important vers le contrôle par la pensée d’appareils divers.

Un peu tôt pour parler de « prothèse cérébrale ». Mais les résultats obtenus avec deux personnes atteints de sclérose latérale amyotrophique (SLA ou maladie de Charcot) sont très encourageants. En imaginant que leur index se déplaçait sur une surface, l’un comme l’autre ont pu déplacer le curseur présent sur l’écran d’un ordinateur jusqu’à une zone délimitée.
Le détail de ces expériences, effectuées par les équipes américaines de BrainGate, un groupement de recherche dont l’objectif est de développer des outils pour la mobilité, communication et autonomie des personnes handicapées, a été publié dans le numéro de la revue anglo-saxonne Nature Medecine. Ces travaux font suite à une première expérience menée en 2011 par Cathy Hutchinson, une patiente tétraplégique qui avait pu actionner un bras robotisé grâce aux électrodes introduites dans son cerveau.

Des performances optimisées

Quatre ans plus tard, qu’apportent ces nouvelles expériences ? Rien de moins qu’un système d’interprétation des ondes cérébrales fortement amélioré. À savoir une meilleure extraction et traduction des signaux neuronaux de BrainGate2, contribuant notamment à donner plus de précision quant à la direction que souhaite mentalement prendre l’utilisateur.
Ce qui permet d’obtenir comme le souligne le scientifique Jaimie Henderson, cosignataire de l’article paru dans Nature Medecine, « un contrôle plus rapide et plus précis du marqueur sur l’écran ». En effet, les testeurs paralysés sont arrivés à déplacer le curseur de l’écran jusqu’à sa cible dans un temps moyen de 2,5 secondes. Contre 8,5 secondes de délai auparavant.

Des applications multiples

Réaliser des déplacements d’un marqueur sur un écran grâce à une impulsion provenant de notre cerveau, d’accord. Mais dans quel but concret ? Dans un premier temps pour choisir des lettres sur une interface afin de composer des mots et ainsi aider un patient dépourvu d’élocution à s’exprimer, comme le montre cette vidéo :

À terme, précise Jaimie Henderson, il s’agit de permettre à des personnes tétraplégiques « de déplacer à volonté un curseur et de cliquer afin de contrôler des appareils dans leur environnement » comme, par exemple, une voiture.
Avant, peut-être, d’établir à nouveau un lien entre le cerveau et les membres paralysés… O. Clot-Faybesse

Les mécanismes à l’origine des douleurs neuropathiques périphériques demeurent encore méconnus. C’est pourquoi soulager les personnes qui en sont victimes reste difficile. Cependant, un nouveau traitement basé sur l’action des endorphines, substances produites par notre cerveau, est en développement.

Sensations de brûlure, de tiraillements ou de fourmillements, souffrances fulgurantes similaires à des décharges électriques ou encore altération de la sensibilité… Chroniques et intenses, ces symptômes, appelés douleurs neuropathiques, peuvent se montrer invalidants et bouleverser le quotidien de ceux qui en souffrent, comme les patients atteints de sclérose en plaques (Sep). L’origine de ces douleurs peut être centrale ou périphérique. Dans ce second cas, cela signifie que la douleur est la conséquence directe d’une lésion ou un dysfonctionnement pathologique du système nerveux périphérique. Cependant, les mécanismes responsables ne sont pas clairement identifiés. Ce qui est certain, en revanche, c’est que les douleurs neuropathiques périphériques (DNP) ont une origine différente d’une douleur conventionnelle. Un constat qui s’accompagne d’une difficulté majeure : le peu d’efficacité des traitements médicaux classiques (anti-inflammatoires, aspirine ou morphine) dans le soulagement des DNP.

Des molécules actuelles peu pertinentes

Jusqu’à maintenant, les thérapeutes se tournaient soit vers des antiépileptiques (diminuant l’excitabilité des neurones), soit vers des antidépresseurs (agissant sur certaines régions cérébrales impliquées dans le contrôle de la douleur). Mais les uns comme les autres ne soulagent les douleurs que chez une moitié des patients et ce partiellement (baisse de 30 à 50 % de leur intensité) et au prix d’effets secondaires importants, tels que vertiges, nausées et prise de poids. Pour remédier à cette problématique, un traitement innovant a été développé. Son principe ? Utiliser les endorphines, des substances fabriquées par notre cerveau et proches de la morphine. Sauf que notre cortex n’en produit que de petites quantités, qui vont être de plus rapidement dégradées par l’organisme…

Une thérapie naturelle bien tolérée

Les chercheurs ont donc travaillé à diminuer la dégradation des endorphines de façon à augmenter leur concentration et leur action dans le cerveau. Ainsi, le patient va lutter contre la douleur grâce à ses propres défenses. Une aide naturelle et non synthétique qui a comme second bénéfice de ne pas causer d’éventuels effets secondaires.
Une étude ayant validé l’innocuité du ralentissement de la dégradation des endomorphines chez l’homme, des tests cliniques sont en cours. Ils rassemblent 200 patients souffrant de douleurs neuropathiques périphériques dans plusieurs centres hospitaliers. Les résultats devraient permettre d’élaborer une nouvelle famille de médicaments modulant efficacement l’action des endorphines afin de soulager les douleurs neuropathiques. O. Clot-Faybesse