Un exosquelette sensible restaure des sensations naturelles chez des paraplégiques
Un exosquelette capable de transmettre des informations sensorielles à son porteur semble avoir partiellement réveillé le système nerveux de huit volontaires paralysés, selon des résultats présentés fin mars 2015 au Brain Forum de Lausanne (Suisse). Un an après s'être exercé, des milliers d'heures, sur cette machine, tous avaient retrouvé la capacité de bouger certains muscles dans des membres autrefois inertes. Certaines de leurs sensations naturelles auraient, en outre, été restaurées.
Qui se souvient du coup d’envoi de la Coupe du monde de football du 12 juin 2014 ? Quasiment personne : presque toutes les caméras étaient tournées ailleurs. Une télévision brésilienne a fugacement diffusé l’image, sans commentaire, avant de passer à autre chose. L'événement était pourtant de taille : sur le terrain, un certain Juliano Pinto, 29 ans, s'est avancé de sa propre volonté devant le ballon... Or, quelques mois plus tôt, du fait d'importantes lésions de sa colonne vertébrale, le jeune homme ne pouvait contrôler aucun membre sous son bassin - et a fortiori se tenir debout.
Sous ses vêtements aux couleurs du Brésil, Juliano Pinto était harnaché dans un étonnant dispositif : un squelette externe, capable de supporter son poids, mais aussi et surtout d'effectuer les mouvements ordonnés (et coordonnés) par le cerveau. Des électrodes captent les signaux normalement acheminés vers les muscles, et un ordinateur convertit ceux-ci en commandes destinées aux moteurs. En outre, l’exosquelette transmet les informations de l'environnement à l'organisme de Juliano, sous forme de sensations (système de rétroaction tactile, voir encadré).
La prothèse a été développée entre 2009 et 2014 par 156 chercheurs de par le monde, sous la houlette du neuroscientifique brésilien Miguel Nicolelis.
Des effets inattendus sur les huit volontaires du projet
A la fin de l'année 2012, huit personnes souffrant de lésions de la colonne vertébrale s'étaient portées volontaires pour participer au projet (sept présentaient une lésion totale de la moelle épinière).
A la fin de l'année 2012, huit personnes souffrant de lésions de la colonne vertébrale s'étaient portées volontaires pour participer au projet (sept présentaient une lésion totale de la moelle épinière). Selon Miguel Nicolelis, au commencement, ces participants avaient totalement perdu le sentiment que leurs membres inférieurs faisaient partie d'eux-mêmes (perte de la proprioception).
Cependant, "après 1.100 heures de formation, tous éprouvaient le sentiment que ces membres leurs appartenaient", a insisté Nicolelis lors de la conférence scientifique Brain Forum 2015 (vidéo ci-dessous). Le fait que les intentions du cerveau soient traduites en mouvements semble avoir, peu à peu restauré cette sensation d’appartenance.
Mais un phénomène bien plus surprenant aurait été récemment constaté par les chercheurs, lors d’une rencontre avec les participants en septembre 2014. Chacun d’entre eux, a expliqué Nicolelis, aurait constaté une réapparition de quelques sensations tactiles et d’un contrôle musculaire dans des zones nécessairement déconnectées du reste du corps du fait de la lésion spinale. Les plus grands progrès auraient été constatés chez une femme ayant eu une lésion complète de la moelle épinière il y a de cela 12 ans. Après une année de formation pour le projet Walk Again elle pouvait - en étant supportée par un harnais, esquisser des mouvements de jambes associés à la marche.
D’autres chercheurs impliqués dans le projet ont confirmé ces observations à la revue New Scientist. Ils insistent toutefois sur le fait que les patients sont très loin de pouvoir remarcher par eux-mêmes ou de supporter leur propre poids. Le fait est que la stimulation tactile artificielle, combinée avec le développement de la proprioception, semble favoriser à un niveau ou un autre un processus de ré-innervation. "Le signal envoyé par la peau artificielle de l’exosquelette leurre peut-être les cellules nerveuses [atrophiées] en les réactivant, et en provoquant leur repousse", postule le physiothérapeute canadien Sukhvinder Kalsi-Ryan.
De nombreux examens doivent encore être réalisés pour comprendre les mécanismes en jeu dans la restauration - très partielle - de ces fonctions.
Intervention de Miguel Nicolelis au Brain Forum 2015 (à partir de 8h58m)
Le Dr Gorgon Cheung, roboticien de l'Université de Munich (Allemagne), a conçu une "peau artificielle" composée de circuits imprimés flexibles (contenant chacun des capteurs de pression, de température et de vitesse), destinés à revêtir certaines parties de l'exosquelette (illustration centrale).