Une étude clinique prometteuse pour les tétraplégiques

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La stimulation de la moelle épinière aide des paralysés à bouger leurs mains

L’étude financée par la NIH est la première à utiliser la technique sur les membres supérieurs

Deux personnes tétraplégiques ont amélioré le mouvement et l’utilisation de leurs mains suite à une stimulation électrique de leur moelle épinière, selon une nouvelle étude financée par les Instituts nationaux de la santé. La méthode utilisée est appelée stimulation épidurale, dans lequel un dispositif implanté sur la surface de la moelle épinière cervicale délivre des impulsions électriques. Les sujets, qui étaient paralysés depuis plus de 18 mois après de graves lésions de la moelle épinière, ont gagné la capacité à saisir et à tenir de petits objets, comme une tasse. À la fin de l’étude, les sujets ont continué à montrer une meilleure utilisation de leurs mains, même lorsque le stimulateur était mis hors tension.

Cette découverte représente la première étape dans l’extension de l’utilisation de la stimulation épidurale pour améliorer la fonction de la main pour les personnes atteintes d’une lésion de la moelle épinière cervicale. Des travaux antérieurs avaient examiné la stimulation épidurale de la moelle épinière inférieure combinée avec l’entrainement moteur, ce qui avait permis aux patients un mouvement volontaire de leurs jambes. Cette étude montre que le même principe peut être étendu à la partie supérieure du corps et c’est la première fois que la stimulation épidurale associée à l’entrainement moteur a été utilisé pour améliorer la fonction des membres supérieurs des personnes souffrant de graves lésions de la moelle épinière.

L’étude a été réalisée par une équipe de chercheurs de l’Université de Californie, Los Angeles (UCLA), Rancho Los Amigos National de Réabilitation Center, Downey Californie, et Pavlov Institut de Physiologie, Saint-Pétersbourg en Russie. Les résultats ont été publiés le 18 mai 2016 dans le journal Neurorehabilitation and Neural Repair.

« L’extension de cette recherche pour le haut du corps signifie que davantage de personnes peuvent bénéficier de cette technologie, ce qui a des implications énormes permettant aux patients de devenir indépendants », a dit le Dr. Grace Peng, directeur du programme NIBIB sur les dispositifs Implantable. « Comme indiqué dans le document, ces résultats passionnants démontrent la capacité des dispositifs implantables de permettre le contrôle d’un système biologique jusqu’où il apprend à fonctionner à nouveau par lui-même. »
« La restauration de la main et la fonction du bras peut avoir un impact positif sur tous les aspects de la vie d’un patient blessé à la moelle épinière cervicale et c’est une priorité absolue pour la nouvelle thérapie », a déclaré le Dr. Daniel Lu, professeur de neurochirurgie à l’UCLA et chercheur principal. « Dans cette étude, nous démontrons que par la stimulation épidurale cervicale, la main et la fonction de l’extrémité supérieure peut être sensiblement améliorée, ce qui donne la capacité à participer aux activités de la vie quotidienne, les soins et le transfert, et de vivre de façon autonome. »

Deux participants avec des lésions graves de la moelle épinière cervicale été implantés avec un réseau de 16 électrodes. Chaque implant a été placé sur la moelle épinière au niveau de la blessure et prolongé juste au-dessus et au-dessous de la blessure. Les participants ont pratiqué la préhension et le mouvement des mains tout en recevant différents niveaux d’impulsions électriques de l’appareil. Une personne a été testé quotidiennement pendant sept jours, tandis que l’autre avait des séances hebdomadaires pendant huit semaines.

Chez les deux individus, la force de la main s’est améliorée au cours d’une seule session. Avec des séances supplémentaires, la précision et la force des participants a progressivement augmenté. Les effets ont été maintenus même en l’absence de stimulation ; à la fin de l’étude, les deux individus pouvaient générer plus de force sans aucune stimulation par rapport au début de l’étude avec la stimulation.

Dans un premier temps, les participants à l’étude étaient entièrement dépendants de leurs aidants. Cependant, au cours de l’étude, les deux individus ont eu des gains importants d’autonomie dans l’alimentation, l’habillage, le bain et le toilettage, ainsi que de la mobilité et les transferts dans le lit, même lorsque le stimulateur était éteint. Un participant pouvait saisir et boire dans une tasse, quelque chose qu’il ne pouvait pas faire avant l’implant.

« Des gains même relativement mineurs dans la fonction des membre supérieur peuvent faire d’énormes différences dans la qualité de vie pour une personne qui ne peut pas saisir quoi que ce soit », a déclaré le Dr. V. Reggie Edgerton, professeur de physiologie à l’UCLA.

Les chercheurs pensent que ces améliorations sont dû parce que la stimulation réveille un circuit sous-jacent de la moelle épinière qui était silencieux depuis la blessure. L’entrainement moteur avec l’implant sous tension électrique permet de petits mouvements qui stimulent l’excitabilité de la moelle épinière, de sorte qu’elle peut être activée à nouveau, même lorsque l’implant est mis hors tension. « Une fois que nous permettons à la personne de faire un mouvement, un circuit qui n’avait pas été utilisé depuis plus d’un an ou plus est activé », a expliqué le Dr. Edgerton. « Ce circuit commence à réapprendre et à se réorganiser de manière à ce qu’il devienne plus fonctionnel. »

Bien que l’étude ne comprenait que deux personnes, les chercheurs sont encouragés par les améliorations remarquables. Le Dr. Edgerton espère implanter des stimulateurs chez trois autres patients au cours des deux prochaines années. En outre, le groupe a publié un document l’année dernière sur la stimulation non-invasive qui traverse la peau, appelée stimulation transcutanée. La stimulation a été appliquée sur la moelle épinière inférieure et a permis à cinq hommes avec une paralysie complète des membres inférieurs à faire des mouvements de marche. L’équipe étudie actuellement ce type de stimulation non-invasive dans le haut du corps également, et le Dr. Edgerton dit que les résultats à ce jour sont prometteurs.

Bien que la stimulation épidurale peut être plus précise que la stimulation transcutanée, cette dernière méthode permet une plus grande flexibilité dans le placement des électrodes et ne nécessite pas une intervention chirurgicale. En fonction des besoins du patient, le Dr. Edgerton envisage un jour d’utiliser une combinaison de la stimulation épidurale et transcutanée pour les bras et les jambes. Il pense que les deux techniques peuvent permettre à la moelle épinière de se réveiller et éventuellement de permettre ensuite un mouvement volontaire utile sans stimulation. « Le système nerveux s’améliore au fil du temps si vous lui donnez une chance de pratiquer, » a t-il dit.

Les chercheurs envisagent des études futures dans le cadre du programme de recherche qui intégreront la stimulation de la moelle, la thérapie motrice, et la réponse aux médicaments.

« Il reste encore beaucoup à faire pour comprendre sur quels types de patients la thérapie fonctionnera mieux, pour d’évaluer la sécurité à long terme et les conditions optimales de stimulation, et de déterminer quelles autres approches peuvent mieux se combiner avec ce traitement », a déclaré le Dr. Lyn Jakeman, directeur du programme de NINDS pour les lésions de la moelle épinière et la régénération.


Icone_drapeau-anglaisTEXTE ORIGINAL EN ANGLAIS

May 17, 2016

Spinal Cord Stimulation Helps Paralyzed People Move Their Hands

NIH-funded study is the first to use technique in the upper body

Two people with quadriplegia improved voluntary movement and use of their hands following electrical stimulation of their spinal cords, according to a new study funded in part by the National Institutes of Health. The method used is called epidural stimulation, in which a device implanted on the surface of the upper, or cervical, spinal cord delivers electrical pulses. The subjects, who had each been paralyzed for more than 18 months following severe spinal cord injuries, gained the ability to grip and hold small objects, like a drinking cup. By the end of the study, subjects continued to show improved use of their hands even when the stimulator was turned off.
cervical spine in profile

This finding represents the first step in extending the use of epidural stimulation to improve hand function for persons with cervical spinal cord injury. Previous work examined epidural stimulation of the lower spinal cord combined with motor training, which allowed patients some voluntary movement of their legs. This study shows the same principle can be extended to the upper body and is the first time epidural stimulation combined with motor training has been used to improve function in the upper limbs of people with severe spinal cord injuries.

The study was performed by a team of researchers at the University of California, Los Angeles (UCLA); Rancho Los Amigos National Rehabilitation Center, Downey, California; and Pavlov Institute of Physiology, St. Petersburg, Russia. The results are published in the May 18, 2016 online edition of the journal Neurorehabilitation and Neural Repair.

The research was funded in part by the National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB), the National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), the Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development (NICHD), and the National Center for Advancing Translational Sciences, all at NIH.

“Extending this research to the upper body means more people can benefit from this technology and more functionality can be achieved, which has enormous implications towards allowing patients to become independent,” said Grace Peng, Ph.D., Director of NIBIB’s program on Implantable and Assistive Medical Devices. “As indicated in the paper, these exciting results demonstrate the ability of implantable devices to enable control of a biological system to the point where it learns to work again on its own.”

”Restoration of hand and arm function can have a positive impact on every aspect of the life of a cervical spinal-cord-injury patient and is a top priority for novel therapy,” said lead author Daniel Lu, M.D., Ph.D., associate professor of neurosurgery at UCLA and co- principal investigator on the NIBIB grant that supported the research. “In this study we demonstrate that through cervical epidural stimulation, hand and upper extremity function can be substantially improved, imparting the ability to participate in activities of daily living, self-care and transfer, and to live independently.”

Two participants with severe injuries to their cervical spine—the spinal cord at the level of the neck—were implanted with an array of 16 electrodes. Each implant was placed onto the spinal cord at the level of the injury and extended just above and below the injury. Participants practiced grasping and moving a handgrip while receiving varying levels of electrical pulses from the device. One person was tested daily over seven days while the other had weekly sessions for eight weeks.

In both individuals, hand strength improved over the course of a single session. With additional sessions, the accuracy and force the participants could generate gradually increased. The effects were maintained even in the absence of stimulation; by the end of the study, both individuals could generate more force without any stimulation than at the start of the study with stimulation.

Initially, the study participants were entirely dependent on their caregivers. However, over the course of the study, both individuals made large gains in feeding, dressing, bathing, and grooming, as well as mobility in bed and getting themselves in and out of bed, even when the stimulator was off. One participant could pick up and drink from a cup—something he could not do prior to the implant.

“Even relatively minor gains in function of the upper limb can make huge differences in the quality of life for a person who can’t grasp anything,” said co-author V. Reggie Edgerton, Ph.D., a distinguished professor of integrative biology and physiology at UCLA, also a co-principal investigator on the NIBIB grant.

The researchers think such improvements are made because the stimulation is hitting the spinal cord’s underlying circuitry, reawakening networks that have been silent since the injury. The motor training with the implant turned on allows for small movements that spark the spinal cord’s excitability, so it can be activated again even when the implant is turned off. “Once we can enable the person to make a movement, they have then engaged circuitry that has not been used or engaged for over a year or more,” explained Edgerton. “That circuitry starts to relearn and reorganize in ways so that it becomes more functional.”

Although the study only included two people, the researchers are encouraged by the remarkable improvements. Edgerton is hoping to implant stimulators in three more patients over the next two years. Additionally, the group published a paper last year on non-invasive stimulation that goes through the skin, called transcutaneous stimulation. The stimulation was applied to the lower spinal cord and allowed five men with complete lower-limb paralysis to make step-like movements. The team is currently investigating this type of non-invasive stimulation in the upper body as well and Edgerton says the results thus far are promising.

Although epidural stimulation may be more precise than transcutaneous stimulation, the latter method allows for more flexibility in placement of the electrodes and doesn’t require surgery. Depending on the needs of the patient, Edgerton envisions someday using a combination of epidural and transcutaneous stimulation for both the arms and legs. He thinks both techniques may enable the spinal cord to reawaken and eventually allow for useful voluntary movement without stimulation. “The nervous system improves over time if you give it a chance to practice,” he said.

The researchers are planning future studies as part of the research program that will incorporate spinal stimulation, motor therapy, and drug response.

“Much more work needs to be done to understand the patient populations for which the therapy will work best, evaluate the long term safety and optimal conditions of stimulation, and to determine what other approaches may best combine with this treatment,” said Lyn Jakeman, Ph.D., director of NINDS’s program in spinal cord injury and regeneration.

Source : https://www.nibib.nih.gov/news-events/newsroom/spinal-cord-stimulation-helps-paralyzed-people-move-their-hands

Posté dans Actualités

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