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Aperçu des avancées scientifiques actuelles dans le domaine des BM

Implants et stimulation épidurale [1]

Dans les tests d’implants de la moelle épinière, les implants neuraux mous ont montré une bio-intégration et une fonctionnalité dans le système nerveux central. L’équipe de recherche a réussi à implanter des électrodes souples en platine et silicone et des interconnexions en or étirable pour transmettre des excitations électriques et transférer des signaux électrophysiologiques, chez des rats ayant subis des lésions de la moelle épinière. Ces rats ont ainsi réussi à récupérer le contrôle du mouvement, leur permettant, après une période de réadaptation, de marcher à nouveau puis courir [2]. A la stimulation électrique, s’ajoute un traitement médicamenteux et un robot.

            Mais pour adapter cette méthode à l’homme, les implants doivent pouvoir être installés à long terme sur la moelle épinière, sans l’endommager. En effet, l’équipe a fait la prouesse de réaliser un bio matériau souple et étirable, pouvant s’apposer à la dure mère. L’implant e-Dura est capable de délivrer à la fois des impulsions électriques et des substances pharmacologiques et imite presque à l’identique les propriétés mécaniques des tissus. Grâce à un canal microfluidique qui permet d’administrer des neurotransmetteurs , le but est de réveiller les cellules nerveuses sous la lésion. En outre, les risques secondaires de rejet ou de lésion sont drastiquement réduits.[3]

La neuroréhabilitation est actuellement la seule option de traitement pour l’amélioration à long terme des fonctions motrices qui peut être proposée aux patients atteints de lésions médullaires. Des avancées majeures ont été réalisées ces dernières années dans les domaines de la rééducation préclinique et clinique. La plasticité dépendante de l’activité des connexions et des circuits neuronaux est considérée comme la clé du succès de la récupération des fonctions motrices. Les premiers rapports de cas cliniques ont démontré que l’entraînement répétitif activé ou amélioré par la stimulation électrique de la moelle épinière peut apporter des améliorations substantielles de la fonction motrice. 

Des études récentes, citées dans la figure ci dessous, suggèrent qu’un certain nombre de processus de réorganisation sont initiés suite à une lésion médullaire, conduisant à la germination des fibres sensorielles et motrices survivantes en tant que mécanisme adaptatif qui facilite la production motrice. Cependant, les mécanismes de réparation innés du SNC et la capacité de croissance sont insuffisants pour des niveaux plus élevés de récupération de la fonction motrice après de grandes lésions.

La grande majorité des lésions de la moelle épinière sont anatomiquement incomplètes et ne déconnectent donc pas entièrement la moelle épinière sous-lésionnelle du cerveau et du tronc cérébral. Chez les patients présentant une lésion cliniquement complète (ASIA A) ainsi que chez les patients ASIA B et C, les fibres épargnées au site de la lésion sont insuffisantes pour transmettre des signaux fonctionnellement significatifs pour le contrôle moteur volontaire à la moelle épinière inférieure. Malgré cette privation d’entrée supra-spinale, les circuits locomoteurs situés sous la lésion restent fonctionnels et capables de traiter l’information.

La stimulation de la moelle épinière (SCS) est actuellement le type de modulation de circuit électrique le plus fréquemment étudié et comprend la stimulation intrarachidienne, transcutanée et épidurale (eSCS).  Une étude récente de Gerasimenko et al. (2019) a mis en évidence la capacité de l’eSCS à initier la marche des membres postérieurs chez des rats avec une lésion complète.  Asboth et al.  ont en outre démontré que les rats stimulés étaient capables d’engager un comportement locomoteur.  Capogrosso et al. a montré que la force antigravitationnelle pouvait être améliorée avec eSCS pendant la locomotion aérienne chez le primate non humain avec une lésion aiguë et incomplète.

Gill et coll. (2018)  a publié le premier rapport sur un BM complet qui a retrouvé sa capacité de marche indépendante grâce à une  eSCS 3 ans après sa blessure. Angeli et coll. ont testé les effets d’un entraînement intensif sur tapis roulant locomoteur avec support de poids accompagné d’un eSCS chez quatre patients qui n’avaient pas réussi à s’améliorer avec l’entraînement seul. Bien que les quatre patients aient récupéré la position debout indépendante et la stabilité du tronc, deux patients ont même retrouvé la capacité de marcher.

Chez tous ces patients ayant développé certains degrés de contrôle moteur volontaire après une thérapie combinée eSCS et rééducation, des fibres épargnées doivent avoir été présentes dans leur moelle épinière malgré un diagnostic initial clinique complet d’ASIE A. De plus, tous ces patients étaient des patients plus jeunes, souvent d’anciens athlètes, en très bonne condition physique et capables de subir un entraînement physiquement très exigeant pendant plusieurs semaines et plusieurs mois. Dans l’ensemble, il existe une grande variabilité des paramètres de stimulation utilisés dans les études précliniques et cliniques. L’essai clinique “ Stimulation épidurale après des dommages neurologiques ” (E-STAND, numéro d’essai: NCT03026816) est actuellement en cours et a été conçu pour étudier la généralisation de l’eSCS dans une plus grande population avec, par exemple, des différences d’âge, de sexe, de temps après la blessure et de taille de lésion.

Capogrosso et al . rapportent qu’une approche alternative impliquant une connexion électronique sans fil entre le cerveau et la moelle épinière a rétabli le mouvement chez deux singes qui étaient chacun paralysés dans une jambe à la suite d’une lésion de la moelle épinière. [4]

Les chercheurs ont utilisé un implant dans le cerveau appelé interface neurale, qui décode les informations d’un ensemble d’électrodes qui mesurent l’activité de plusieurs cellules cérébrales qui contrôlent normalement les mouvements des jambes. Ils ont implanté chirurgicalement un deuxième réseau d’électrodes sur la région lombaire dans la partie inférieure de la moelle épinière de chaque singe, en dessous du niveau de la blessure 

Les exosquelettes [5 à 9,13]

 

Issus de la recherche en robotique, les exosquelettes de marche ouvrent de nouvelles perspectives de suppléance de la marche pour le patient porteur d’une lésion médullaire en levant des verrous technologiques majeurs par rapport aux dispositifs de marche appareillée classique : d’une part, l’allègement du contrôle visuel permanent des membres inférieurs jusqu’alors requis pour limiter l’accrochage des pieds, d’autre part, leur coût énergétique réduit qui ouvre de nouvelles perspectives d’utilisation pour les niveaux métamériques les plus hauts. Les voies de recherche les plus actuelles s’attachent à lever le dernier verrou en libérant les membres supérieurs de l’usage des cannes.

Le prix : entre 40 000 et 75 000 dollars…. Ils permettent de marcher à différentes vitesses.

 

Dix études ont utilisé des surfaces intérieures plates pour l’entraînement et quatre études ont incorporé un entraînement complexe, y compris la marche à l’extérieur, la navigation d’obstacles, la montée et la descente d’escaliers et l’exécution des activités de la vie quotidienne. Suite au programme d’entraînement à l’exosquelette, 76% des patients ont pu se déplacer sans assistance physique. La distance moyenne pondérée pour le test de marche de 6 minutes était de 98 m. Des améliorations de la spasticité et de la régularité des selles ont été rapportées chez 38% et 61% des patients, respectivement. L’incidence des chutes à tout moment pendant l’entraînement était de 4,4%, toutes se produisant alors qu’elles étaient attachées à l’aide d’un exosquelette de première génération et aucune n’entraînant des blessures. L’incidence des fractures osseuses pendant l’entraînement était de 3,4%. Ces risques ont depuis été atténués avec des exosquelettes de nouvelle génération et des améliorations des critères d’éligibilité des patients.

Les recommandations canadiennes concluent qu’il existe un haut niveau de preuve que l’entraînement sensorimoteur procuré par des robots améliore la fonction du membre supérieur et la motricité du coude et de l’épaule [9]. Il existe aussi un haut niveau de preuve que les dispositifs robotisés n’améliorent pas la motricité du poignet et de la main. La préhension est assez peu prise en compte par la robotique du membre supérieur alors que la fonction de transport est très privilégiée.  Le robot Armeo (photo ci-après) le principe est d’ajuster le contrôle sur chaque axe par un moteur asservi à un algorithme global de coordination articulaire. Le robot Armeo est une version non motorisée d’orthèse du membre supérieur.

 

 Une autre étude de 2021 (13) prouve que chaque exosquelette vise à suppléer les fonctions déficientes de marche et de station érigée, tout en offrant aux équipes médicales un outil de travail rééducatif intéressant et un moyen innovant de lutte contre les complications du décubitus. Ainsi, les exosquelettes offre une triple perspective de prise en charge: c’est un outil révolutionnaire dans le parcours de soins des blessés médullaires. Cependant, les exosquelettes restent encore extrêmement coûteux, à la fois financièrement mais aussi cognitivement. A cela s’ajoutent, entre autres, un manque de preuves scientifiques robustes sur leur efficacité et une sollicitation intense des membres supérieurs à l’origine de troubles musculosquelettiques et limitant les interactions du sujet avec son environnement. A cause de telles complications, il y a par conséquent une limitation qui persiste dans leur démocratisation et leur utilisation dans la vie courante.

 

 

Les interfaces cerveau-machine [10]

L’application d’interfaces cerveau-machine aux neuroprothèses offre une approche innovante pour traiter les patients atteints de déficiences sensori-motrices. L’interface décode l’intention motrice des signaux corticaux pour contrôler des dispositifs externes tels qu’un curseur d’ordinateur ou un bras robotique. Ainsi, elle permet d’activer directement les muscles parétiques ou de moduler la moelle épinière de manière à réengager les systèmes neuromusculaires dormants en dessous de la lésion. Des preuves solides suggèrent que le bon timing de la neuromodulation volontaire facilite la potentialisation à long terme dans les circuits neuronaux qui peuvent favoriser la récupération fonctionnelle permanente chez les BM.

 

Il y a actuellement une étude en cours sur l’utilisation des interfaces pour traiter les douleurs neuropathiques, les résultats seront publiés fin 2021. [11]

La plasticité médullaire [3, 12]

 

 La littérature sur la plasticité induite par l’activité et la réorganisation des circuits après lésion médullaire est rare. Cependant, on émet l’hypothèse que la plasticité anatomique compensatoire se produit dans de grandes parties du SNC. Les fibres et connexions épargnées et nouvelles sont ensuite intégrées dans des circuits fonctionnels par un entraînement intensif de rééducation, rétablissant ainsi un certain degré de connectivité structurelle et de fonctions motrices.

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