Des rats paralysés font 1 000 pas orchestrés par ordinateur

C'est un spectacle étrange : un rat paralysé qui marche sur ses pattes arrière dans une cadence précise, le tout contrôlé par un ordinateur.

Un rat paralysé fait des pas. Il est sous le contrôle d'un ordinateur attaché à sa moelle épinière.

C'est un peu Frankenstein, dit Gregoire Courtine , neuroscientifique à l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne, en Suisse, qui, dans un article publié hier dans Science Médecine translationnelle décrit ses efforts pour utiliser l'électronique afin de redonner des mouvements fluides et réalistes aux animaux paralysés.

L'étude fait partie d'un effort plus large visant à aider les personnes paralysées à marcher à nouveau en zappant leur moelle épinière avec des impulsions électriques. Ces signaux peuvent remplacer les commandes normalement envoyées par le cerveau, mais qui sont interrompues lorsque la moelle épinière est blessée.

Ce printemps, des médecins et des chercheurs de l'Université de Louisville et de l'Université de Californie à Los Angeles ont déclaré Quatre hommes qui avaient été paralysés pendant des années ont pu retrouver le mouvement de leurs jambes, de leurs hanches, de leurs chevilles et de leurs orteils, et même se tenir debout à l'aide d'un dispositif implanté qui stimulait leur moelle épinière, une technique appelée stimulation péridurale.

Bien que les mouvements réalisés aient été modestes - et ne permettent pas aux hommes de marcher seuls - la technologie leur a permis d'exercer leurs jambes, ce qui a semblé restaurer un certain mouvement.

Jusqu'à présent, une limite à la stimulation épidurale est que les impulsions électriques ne produisent pas de mouvement complexe et coordonné. De plus, dans les tests humains, les stimulateurs sont contrôlés manuellement. C'est là que le système développé par Courtine pourrait entrer en jeu. En filmant les rats pendant qu'ils marchaient, l'équipe suisse a transmis les images à un logiciel qui a rapidement ajusté le schéma de stimulation pour produire des mouvements de pas synchronisés.

Un tel système pourrait aider une personne à marcher rythmiquement et à maintenir son équilibre. Mieux c'est, mieux cela libérera l'individu qui est stimulé afin qu'il n'ait pas à prendre des décisions constantes, dit V. Reggie Edgerton , physiologiste à l'UCLA qui a testé la stimulation épidurale sur des patients (voir Un homme paralysé se tient debout avec l'aide d'une stimulation vertébrale).

Pour produire leurs résultats, les scientifiques suisses ont sectionné la moelle épinière d'une demi-douzaine de rats, puis implanté des électrodes flexibles dans la partie inférieure de leur moelle épinière. Les animaux ont également reçu un type de médicament connu sous le nom d'agoniste de la sérotonine, qui, selon Courtine, prépare la moelle épinière à communiquer avec les jambes, une capacité qui s'épuise après une blessure. Avec leur poids soutenu par un harnais, les rats ont été placés sur un tapis roulant ou sur une piste avec des obstacles.

C'est le premier système de contrôle en boucle fermée qui peut vraiment ajuster les mouvements des jambes en temps réel, malgré la paralysie, dit Courtine. Chacun des rats a parcouru au moins mille pas successifs et a réussi à naviguer dans des escaliers de la taille d'un rongeur.

Son équipe espère tester ses idées sur un volontaire humain l'année prochaine. L'idée est de l'utiliser dans la salle de rééducation, dit Courtine, citant des preuves que l'exercice de la moelle épinière et des jambes peut en partie restaurer les connexions coupées au cerveau.

La technologie de stimulation épidurale est encore loin de permettre aux personnes paralysées de marcher seules. Chasseur Peckham , bioingénieur à la Case Western Reserve University, explique que les patients veulent contrôler leurs propres mouvements, ce qui signifie que les futures versions de ces systèmes doivent trouver un équilibre entre les routines automatisées et les mouvements choisis par l'utilisateur.

Courtine dit que son groupe travaille sur le développement d'une interface cerveau-machine, telle que des électrodes implantées dans le cortex moteur du cerveau pour enregistrer les mouvements intentionnels, qui pourraient éventuellement permettre aux patients de contrôler un stimulateur de la colonne vertébrale et le mouvement de leurs jambes, en utilisant leur propre pensés.

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