La stimulation de la moelle épinière a permis à des paralysés de se lever et marcher

Le 25 octobre 2013

La stimulation de la moelle épinière (SCS) comme moyen de rééducation de la paralysie a commencé à être utilisée dans les années 1970, quand les scientifiques ont stimulé électriquement la moelle épinière des patients juste pour leur permettre de faire un pas. Depuis lors, le procédé est devenu plus sophistiqué. En 2011, une avancée a été faite par le Dr Susan Harkema, neuroscientifique à l’Université de Louisville, quand elle a rétabli la fonction vésicale, intestinale et sexuelle d’un homme paralysé, grâce à une SCS dès le premier jour du traitement. Maintenant, le Dr. Harkema a quelques patients sur lesquels elle teste la nouvelle procédure avec des résultats prometteurs.

La SCS moderne s’appuie sur les processus internes de l’organisme. Les neurones de la moelle épinière ne reçoivent pas des signaux uniquement du cerveau : quand un muscle se contracte, ou une personne centre son équilibre, il y a un feedback envoyé aux neurones médullaires. Ces processus aident à réguler les mouvements de la même façon que les scientifiques pensaient que cela n’était possible que grâce à une stimulation à haut voltage.

« C’est comme mettre une prothèse auditive sur la moelle épinière », a déclaré à IEEE Spectrum le neurobiologiste Reggie Edgerton, collaborateur des expériences Louisville. « Nous avons changé les propriétés physiologiques du réseau neuronal de sorte que maintenant il peut « entendre » les informations sensorielles beaucoup mieux et peut apprendre quoi faire avec elles. »

Certes, le premier patient, Rob Summers, aurait pu être une exception. Son amélioration a dépassé même celle des rats de laboratoire les plus travailleurs. Pourtant, il a mérité l’attention de la Food and Drug Administration (FDA), qui a accordé au Dr. Harkema de poursuivre ses études cliniques sur quatre autres patients. Un de ces patients est un natif du Wyoming nommé Dustin Shillcox.

Dustin Shillcox a subi, entre autres traumatismes, une lésion de la moelle épinière dos cassé. Sa récupération a été lente, et malgré infections qui ont finalement guéries, il a quitté l’hôpital paralysé de la poitrine vers le bas.

Dustin Shillcox n’a pas bénéficié d’un temps de récupération aussi rapide que Rob Summers. En fait, les progrès sont relativement lents. Mais ce n’est pas une question d’efforts personnels ou d’inconnues scientifiques. Franchement, c’est l’équipement, a dit le Dr. Harkema.

Explorer les possibilités

La paralysie est le résultat d’une communication bloquée entre le cerveau et la moelle épinière, et plus spécifiquement dans le faisceau des neurones à la base de la moelle épinière qui assure la coordination avec le mouvement musculaire. Cela signifie que si les scientifiques peuvent envoyer un signal directement à partir de ce groupe de neurones, ils peuvent contourner tout à fait le cerveau. Malheureusement, la technologie qui stimule ces neurones n’est pas aussi sophistiquée que cela devrait être.

Le laboratoire du Dr. Harkema utilise un Medtronic – un dispositif utilisé pour la gestion de la douleur qui est approuvé par la FDA – qui utilise 16 capteurs d’électrodes implantées chirurgicalement dans l’espace épidural du sujet près de la moelle épinière. L’utilisation de l’appareil est simple, mais fonctionnant de manière efficace est fastidieux. Soixante-cinq minutes de combinaisons d’essais et d’erreurs avec les électrodes – la seule option pour le Dr. Harkema de déduire les connexions pour produire l’action de marcher – et elle enlève enfin le cordon élastique qui soutient le poids de Dustin Shillcox. Maintenant il se tient debout seul.

Utiliser cet appareil pour fournir de l’électricité à la moelle épinière Dustin Shillcox est fastidieux surtout parce le Dr. Harkema doit réinitialiser l’appareil à zéro volt après chaque tentative infructueuse. Le champ électrique a besoin de sécurité pour des mesures de précaution, mais elle affirme cela ralentit l’élan des neurones. « Vous pouvez obtenir un résultat très proche, et vous pensez que la personne tient debout presque seule, et que si vous pouviez changer un peu le champ électrique cela fonctionnerait, » dit-elle. « Mais vous ne le pouvez pas. Vous devez remettre à zéro. Et puis tout recommencer. »

L’équipe a testé d’autres alternatives. Ils ont collaboré avec l’ingénieur Joel Burdick de l’Institut de Technologie de Californie pour concevoir un algorithme qui supprime une partie de l’incertitude dans le choix des électrodes à activer. Ils ont également demandé l’aide de l’ingénieur John Naber, de l’Université de Louisville, qui travaille sur un moyen de donner au Dr. Harkema un contrôle indépendant de Medtronic. Cela va lui permettre de faire fonctionner l’appareil sans avoir à le réinitialiser entre les tentatives. Pour cela, le défi va être d’obtenir l’approbation de la FDA.

« Ce n’est pas comme un circuit intégré ou un produit commercial, en raison des exigences de la FDA pour les implants humains », a déclaré John Naber au IEEE Spectrum.

Un autre obstacle est de remplacer le Medtronic complètement par quelque chose de mieux adapté à leurs objectifs. Car cet appareil a été conçu pour traiter la douleur, de sorte que son courant est émis de façon plus large, moins précis que ce qui est souhaitable. Encore une fois, les correctifs sont en cours.

Deux autres patients du Dr. Harkema ont terminé leurs études initiales, se mettant debout avec succès, et ainsi confirmant pour le Dr. Harkema que sa méthode progresse, même si c’est lentement. Elle et son équipe n’ont pas encore annoncé si ces deux patients ont récupéré les mêmes fonctions que Rob Summers avait récupérées. Pour Dustin Shillcox, au moins, la perspective de quitter son fauteuil roulant – qui, dit-il, a été une grande source d’étonnement pour lui – fait qu’il est très impatient de cela.

« Je ne veux pas être trop optimiste, et je suis préparé à ce qu’il n’y ait aucun résultat », a-t-il dit. « J’espère que tout ce qu’ils découvrent grâce à cette recherche pourra au moins bénéficier à d’autres personnes. »

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Autre article sur cette recherche clinique du Dr. Harkema : http://spectrum.ieee.org/biomedical/devices/spinal-stimulation-gets-paralyzed-patients-moving avec une vidéo du rat stimulé par l’équipe Suisse du Pr. Courtine et la stimulation de Dustin Shillcox par le Dr. Harkema.

Voici un extrait de cet article où le Pr. Courtine en parle :

Cette avancée médicale, publiée dans The Lancet, a impressionné les médecins qui avaient déjà essayés la stimulation électrique des nerfs rachidiens sur des animaux de laboratoire et des personnes souffrant de lésions de la moelle épinière. Au cours des décennies de recherche, ils étaient parvenus très loin de ce niveau de réussite. « Cela n’avait jamais été fait avant », a dit Grégoire Courtine, qui dirige un laboratoire axé sur la réparation de la moelle épinière au Swiss Federal Institute of Technology de Lausanne. « Rob Summers est une récupération pionnière. Et ce qui m’a surpris, c’est que sa récupération a été supérieure à ce que nous avions observé chez les rats. C’était vraiment enthousiasmant pour moi de voir cela. »

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Un article bien encourageant Smile

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