Neurostimulation médullaire, quatre patients sont à nouveau capables de marcher : le tronc « commande » les jambes

Se remettre sur pied grâce à un neurostimulateur est déjà un résultat important. Mais pouvoir utiliser un mouvement encore volontaire pour décider quand une jambe paralysée doit fléchir et avancer représente quelque chose de différent. C’est le principe au centre de la nouvelle étude publiée sur Med – Presse cellulaire et réalisée au sein du laboratoire MINE (Neurprothèses Implantables Modulaires), né de la collaboration entre l’Université Vita-Salute San Raffaele et l’École d’études avancées Sant’Anna et actif à l’Hôpital IRCCS San Raffaele de Milan. Le groupe de recherche était dirigé par le professeur Pietro Mortini, directeur de l’unité de neurochirurgie et de radiochirurgie Gamma Knife de San Raffaele et professeur de neurochirurgie à l’Université Vita-Salute San Raffaele, et par le professeur Silvestro Micera, professeur de bio-ingénierie à la Scuola Superiore Sant’Anna.

Les chercheurs ont travaillé avec quatre personnes (toutes âgées de moins de 35 ans, originaires de Lombardie, d’Ombrie et des Marches) souffrant de lésions traumatiques chroniques de la moelle épinière entre T4 et T7, classées AIS A ou B et fonctionnellement complètes d’un point de vue moteur. Aucun n’était capable de contracter volontairement les muscles de ses membres inférieurs. Après l’implantation d’un stimulateur médullaire disponible dans le commerce et quatre mois de rééducation intensive, tous ont pu maintenir une position verticale et marcher avec un déambulateur, sans assistance manuelle ni système de soutien du poids corporel.

Le tronc devient le « contrôle » des jambes

La clé est un geste minimal : une légère extension volontaire du tronc. Les chercheurs avaient observé que, à mesure que l’intensité réellement perçue par les structures nerveuses varie, la réponse des membres inférieurs change également. À certains niveaux, l’extension du genou prévaut, ce qui est essentiel pour supporter le poids et rester debout ; en augmentant la stimulation, apparaît une flexion coordonnée de la hanche, du genou et de la cheville, nécessaire pour faire avancer la jambe. La découverte a été que la transition entre les deux conditions peut être provoquée par le patient lui-même, sans modifier les réglages du stimulateur.
Comme? Avec une petite extension volontaire du torse, en moyenne d’environ neuf degrés. Les auteurs ont appelé ce principe contrôle médié par le tronc (TMC), contrôle médié par le tronc. L’hypothèse est que le mouvement du torse modifie temporairement les relations anatomiques entre les structures nerveuses et les électrodes, faisant ainsi varier l’effet de la stimulation. Le patient ne récupère donc pas le contrôle direct de la jambe paralysée, mais utilise un mouvement qu’il peut encore effectuer volontairement pour modifier la réponse provoquée par le neurostimulateur.

Quels changements par rapport aux interventions précédentes

Le résultat représente une nouvelle étape dans le programme qui a débuté à San Raffaele avec les premiers implants en 2023. Jusqu’à présent, 23 patients ont été implantés par l’équipe du professeur Mortini. Parmi eux, Paolo Baldassini, le deuxième patient opéré en Italie, qui après l’implant et la rééducation, a pu marcher environ 300 mètres avec le neurostimulateur et l’aide d’un déambulateur. En janvier 2025, ils ont été publiés sur Médecine translationnelle scientifique les résultats concernent les deux premiers patients présentant des lésions incomplètes de la moelle épinière : dans ce cas, la nouveauté concernait principalement un protocole de stimulation péridurale à haute fréquence, de l’ordre du kilohertz, capable de réduire la spasticité et les spasmes et d’améliorer la motricité.

Ce n’est pas encore un retour à la locomotion naturelle

En mai de la même année, Andrea Scotti est implanté, avec une lésion T11-T12 s’étendant jusqu’au cône médullaire et classée AIS C, donc incomplète, également associée à des lésions des racines nerveuses. Six mois après l’opération, il pouvait marcher un kilomètre avec un déambulateur et un appareil orthodontique. Cette fois, le point de départ est différent : les quatre participants sont AIS AB et n’ont pas retrouvé la capacité de contracter volontairement les muscles de leurs jambes au cours de l’étude. Les contractions nécessaires pour se lever et avancer continuent d’être générées par la stimulation. «L’aspect clinique le plus intéressant est qu’il ne s’agit pas d’une récupération de la capacité à contracter volontairement les muscles des jambes : cette capacité est restée absente chez les quatre participants. Au lieu de cela, nous avons trouvé un moyen d’utiliser une fonction volontaire préservée, le mouvement du tronc, pour contrôler les effets de la stimulation et permettre à la personne de participer activement à la construction de la marche », souligne le professeur Pietro Mortini.

Quatre mois pour apprendre à marcher

Le neurostimulateur seul ne suffit pas. Au cœur de ce projet se trouvait un entraînement quotidien, intensif et progressif au cours duquel les participants apprenaient à utiliser la stimulation en position debout puis en marchant. Le programme a débuté par des exercices de contrôle du tronc et d’activation des membres inférieurs avec neurostimulation, pour passer progressivement à la position debout, au transfert de poids et enfin à la marche avec un déambulateur.
«Le résultat naît de l’intégration de la stimulation de la moelle épinière avec un parcours de rééducation innovant, intensif, progressif et individualisé, visant à transformer les réponses motrices provoquées par la stimulation en capacités fonctionnelles : de la position debout aux activités de la vie quotidienne en position debout, jusqu’à la marche», déclare le Dr Sandro Iannaccone, directeur du Département de Rééducation des Troubles Neurologiques Cognitifs-Moteurs de l’Hôpital IRCCS San Raffaele.

Finalement, tous les quatre ont pu marcher avec un déambulateur sans assistance manuelle ni système de soutien du poids corporel. Le score WISCI II, utilisé pour évaluer la capacité de marche des personnes atteintes d’une lésion médullaire, est passé de zéro à 9 pour tout le monde. Un participant a parcouru 132 mètres en 42 minutes de marche continue et tous ont pu affronter les courbes, les pentes et les surfaces extérieures inégales. Trois d’entre eux ont également acquis la capacité de maintenir une position verticale, en se soutenant d’une seule main et en utilisant l’autre pour des activités quotidiennes simples.

La différence avec les interfaces cerveau-cordon

Ces dernières années, d’autres groupes de recherche ont également obtenu des résultats importants dans les lésions motrices complètes en utilisant des systèmes de stimulation développés ad hoc, des programmes spatio-temporels ou des interfaces cerveau-moelle plus sophistiquées. Dans ce dernier cas, des électrodes implantées dans le cerveau enregistrent l’activité corticale et des algorithmes traduisent l’intention de mouvement en commandes destinées au stimulateur médullaire. Le TMC suit un chemin différent : il ne recherche pas la commande directement dans le cerveau, mais exploite un mouvement volontaire encore disponible. Chez les trois autres participants, le mouvement contrôlé du tronc était combiné à une stimulation cyclique du membre controlatéral ; on parvenait plutôt à contrôler à la fois la jambe droite et la jambe gauche grâce à des mouvements spécifiques du tronc.

«Le corps lui-même devient partie intégrante de l’interface de contrôle»

Vous n’avez pas besoin d’un deuxième implant cérébral, de capteurs externes ou d’algorithmes pour décoder les signaux corticaux en temps réel.
«Du point de vue de la neuro-ingénierie, le fait important est que le corps lui-même devient une partie de l’interface de contrôle. Nous n’avons pas besoin de décoder un signal cérébral ni d’ajouter des capteurs externes : nous exploitons l’interaction entre un mouvement résiduel volontaire, la biomécanique du corps et la stimulation du système nerveux pour générer l’ordre nécessaire de marcher. C’est un principe simple, mais cette simplicité même pourrait le rendre particulièrement intéressant du point de vue translationnel », conclut Silvestro Micera, professeur de bio-ingénierie à la Scuola Superiore Sant’Anna.