Une neurotechnologie qui stimule la moelle épinière améliore instantanément la mobilité des bras et des mains, permettant aux personnes touchées par un AVC modéré à grave de mener plus facilement leurs activités quotidiennes normales, rapportent aujourd’hui des chercheurs de l’Université de Pittsburgh et de l’Université Carnegie Mellon dans Médecine naturelle.
Une paire d’électrodes métalliques minces ressemblant à des brins de spaghetti implantés le long du cou engagent des circuits neuronaux intacts, permettant aux patients victimes d’un AVC d’ouvrir et de fermer complètement leur poing, de lever leur bras au-dessus de leur tête ou d’utiliser une fourchette et un couteau pour couper un morceau de steak pour le première fois depuis des années.
« Nous avons découvert que la stimulation électrique de régions spécifiques de la moelle épinière permet aux patients de bouger leur bras d’une manière qu’ils ne peuvent pas faire sans la stimulation. Peut-être encore plus intéressant, nous avons constaté qu’après quelques semaines d’utilisation, certaines de ces améliorations perdurent lorsque la stimulation est désactivée, ce qui indique des pistes passionnantes pour l’avenir des thérapies contre les AVC », a déclaré Marco Capogrosso, Ph.D., professeur adjoint de chirurgie neurologique à Pitt. « Grâce à des années de recherche préclinique, nous avons développé un protocole de stimulation pratique et facile à utiliser adaptant les technologies cliniques approuvées par la FDA qui pourraient être facilement transposées à l’hôpital et rapidement transférées du laboratoire à la clinique. . »
En ce qui concerne les accidents vasculaires cérébraux, les médecins prédisent un avenir sombre : à l’échelle mondiale, un adulte sur quatre âgé de plus de 25 ans subira un accident vasculaire cérébral au cours de sa vie, et 75 % de ces personnes auront des déficits durables dans le contrôle moteur de leur bras et de leur main, sévèrement limitant leur autonomie physique.
Actuellement, aucun traitement n’est efficace pour traiter la paralysie au stade dit chronique de l’AVC, qui commence environ six mois après l’accident vasculaire cérébral. Selon les chercheurs, la nouvelle technologie a le potentiel d’offrir de l’espoir aux personnes vivant avec des déficiences qui seraient autrement considérées comme permanentes.
« La création de solutions de neuroréhabilitation efficaces pour les personnes atteintes de troubles moteurs après un AVC devient de plus en plus urgente », a déclaré la co-auteure principale Elvira Pirondini, Ph.D., professeure adjointe de médecine physique et de réadaptation à Pitt. « Même les déficits légers résultant d’un AVC peuvent isoler les personnes de la vie sociale et professionnelle et devenir très débilitants, les déficiences motrices du bras et de la main étant particulièrement éprouvantes et gênant les activités quotidiennes simples, comme écrire, manger et s’habiller. »
La technologie de stimulation de la moelle épinière utilise un ensemble d’électrodes placées à la surface de la moelle épinière pour délivrer des impulsions électriques qui activent les cellules nerveuses à l’intérieur de la moelle épinière. Cette technologie est déjà utilisée pour traiter la douleur persistante de haut grade. De plus, plusieurs groupes de recherche à travers le monde ont montré que la stimulation de la moelle épinière peut être utilisée pour restaurer le mouvement des jambes après une lésion de la moelle épinière.
Mais la dextérité unique de la main humaine, combinée à la large amplitude de mouvement du bras au niveau de l’épaule et à la complexité des signaux neuronaux contrôlant le bras et la main, ajoutent un ensemble de défis nettement plus élevés.
Après des années d’études précliniques approfondies impliquant la modélisation informatique et des tests sur des animaux chez des singes macaques atteints de paralysie partielle du bras, les chercheurs ont été autorisés à tester cette thérapie optimisée chez l’homme.
« Les nerfs sensoriels du bras et de la main envoient des signaux aux motoneurones de la moelle épinière qui contrôlent les muscles du membre », a déclaré le co-auteur principal Douglas Weber, Ph.D., professeur de génie mécanique à l’Institut des neurosciences de Carnegie. Université de Melon. « En stimulant ces nerfs sensoriels, nous pouvons amplifier l’activité des muscles qui ont été affaiblis par un accident vasculaire cérébral. Surtout, le patient conserve le contrôle total de ses mouvements : la stimulation est assistée et renforce l’activation musculaire uniquement lorsque les patients essaient de bouger. »
Dans une série de tests adaptés aux patients individuels, la stimulation a permis aux participants d’effectuer des tâches de complexité différente, allant du déplacement d’un cylindre métallique creux à la saisie d’objets ménagers courants, comme une boîte de soupe, et à l’ouverture d’une serrure. Les évaluations cliniques ont montré que la stimulation ciblant les racines nerveuses cervicales améliore immédiatement la force, l’amplitude des mouvements et la fonction du bras et de la main.
De manière inattendue, les effets de la stimulation semblent durer plus longtemps que les scientifiques ne le pensaient à l’origine et ont persisté même après le retrait de l’appareil, ce qui suggère qu’il pourrait être utilisé à la fois comme méthode d’assistance et de restauration pour la récupération des membres supérieurs. En effet, les effets immédiats de la stimulation permettent l’administration d’un entraînement physique intense qui, à son tour, pourrait conduire à des améliorations à long terme encore plus fortes en l’absence de stimulation.
À l’avenir, les chercheurs continuent de recruter d’autres participants à l’essai pour comprendre quels patients d’AVC peuvent bénéficier le plus de cette thérapie et comment optimiser les protocoles de stimulation pour différents niveaux de gravité.
De plus, la startup Reach Neuro, fondée par Pitt et CMU, travaille à traduire la thérapie en utilisation clinique.
Marc Powell, Ph.D., de Reach Neuro Inc.; Nikhil Verma, BS, de l’Université Carnegie Mellon ; et Erynn Sorensen, BS, de Pitt sont co-premiers auteurs. Les autres auteurs de l’étude sont Erick Carranza, BS, Amy Boos, MS, Daryl Fields, MD, Ph.D., Souvik Roy, BS, Scott Ensel, BS, Jeffrey Balzer, Ph.D., Robert Friedlander, MD, George Wittenberg, MD, Ph.D., Lee Fisher, Ph.D., et Peter Gerszten, MD, tous de Pitt ; Beatrice Barra, Ph.D., de l’Université de New York ; Jeff Goldsmith, Ph.D., de l’Université Columbia; et John Krakauer, Ph.D., de l’Université Johns Hopkins.
La recherche rapportée dans ce communiqué de presse a été soutenue par l’initiative NIH BRAIN sous le numéro de prix UG3NS123135. Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des National Institutes of Health. Un soutien supplémentaire à la recherche a été fourni par le Département de chirurgie neurologique et le Département de médecine physique et de réadaptation de Pitt, ainsi que par le Département de génie mécanique et l’Institut de neurosciences de l’Université Carnegie Mellon.
Drs. Capogrosso, Gerszten et Pirondini ont des intérêts financiers dans Reach Neuro, Inc., qui a un intérêt dans la technologie évaluée dans cette étude. Ces conflits d’intérêts financiers ont été examinés et gérés par l’Université de Pittsburgh conformément à sa politique sur les conflits d’intérêts pour la recherche.
