Bilan

Ce miracle des neurosciences qui lance le Mundial

Un exosquelette contrôlé par la pensée en partie développé à l’EPFL va permettre à un paraplégique de taper le coup d’envoi de la Coupe du monde.
  • Des capteurs permettent au patient de «sentir» le sol et ses jambes.

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  • 156 chercheurs sont mobilisés depuis dix-sept mois autour du projet «Walk Again».

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  • Miguel Nicolelis. Le scientifique prépare le projet «Walk Again».

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«La FIFA leur a donné une minute !» Dans la voiture qui les ramène de diner sur une piste cahotante du Nordeste brésilien, Pierre Landolt, président de la Fondation Sandoz et Beat Gerber, ex-conseiller en communication du président de l’ETHZ, ont une étonnante conversation à la fois scientifique et sportive.

Le sujet est le kick-off du Mundial le 12 juin au soir. L’Arena Corinthians de San Paulo y sera le théâtre d’un show scientifique. Mieux, d’un miracle. Equipé d’un exosquelette relié via une interface homme-machine à son cerveau, un paraplégique va se lever de sa chaise roulante, faire quelques pas et taper le coup d’envoi de la Coupe du monde avant le match Brésil-Croatie.

Si les deux Helvètes se montrent particulièrement passionnés, c’est que Miguel Nicolelis, le scientifique qui prépare cet exploit, a aussi été jusqu’à il y a peu professeur à l’EPFL. La Fondation de Famille Sandoz y a financé sa chaire en code neural et neuroprothèse. Et la Confédération avait aussi offert au Brésil, en 2010,  le superordinateur Blue Gene L, qu’utilisait l’EPFL, pour le laboratoire de Miguel Nicolelis à l’Institut International de Neuroscience de Natal - Edmond & Lily Safra (IINN-ELS).

Chemise tactile
 

Surtout, Miguel Nicolelis a largement collaboré avec les roboticiens de l’EPFL pour le projet «Walk Again» qui sera dévoilé en ouverture de la Coupe du monde. Le laboratoire de systèmes robotiques du professeur Hannes Bleuler a développé l’un des composants cruciaux du projet : la chemise tactile qui transmet les informations perçues par les capteurs de l’exosquelette dans les bras afin que le patient puisse «sentir» le sol et ses jambes et que son cerveau puisse en retour contrôler les mouvements de l’exosquelette.

«Pour enrichir la palette de ce feedback nous avons opté pour une solution qui diffuse des vibrations qui courent sur le bras », explique Simone Gallo, l’assistant-doctorant de l’EPFL qui a concrétisé la technologie.

Pour atteindre son objectif clinique le 28 mai dernier- soit à peine deux semaines avant le Mundial - Miguel Nicolelis a mobilisé un formidable réseau de partenaires. La Technical University de Munich a, par exemple, développé les senseurs qui captent les informations au niveau des pieds. Le laboratoire des environnements virtuels immersifs de l’Université de Duke (où Miguel Nicolelis est aussi professeur) a conçu le système d’entrainement virtuel qu’utilisent les huit patients âgés de 20 à 40 ans qui s’entrainent depuis novembre dernier.

En mars, quatre d’entre eux ont effectué leurs premiers pas avec l’exosquelette stabilisé par un gyroscope qu’a réalisé l’entreprise d’ingénierie française BIA. Depuis, tous sont parvenus à donner un coup de pied dans une balle et à effectuer en moyenne 120 pas à chaque essai en contrôlant par la pensée l’exosquelette de deux heures d’autonomie.

C’est au niveau de l’interface entre cerveau et machine qu’est cependant le plus spectaculaire. Au cours de sa carrière, Miguel Nicolelis a démontré que l’activité électrique produite par de grandes populations de neurones situées dans différentes régions du cerveau est mesurable avec suffisamment de précision pour la transformer en information et, à partir de là, en mouvements.

Ses équipes développent les algorithmes capables d’interpréter l’activité de ces motoneurones pour la transformer en mouvement. Leurs expériences avec des rongeurs et des singes ont aussi montré que la plasticité du cerveau lui permet de s’adapter lors de l’apprentissage du contrôle des prothèses. Ces recherches ont cependant longtemps utilisé des implants dans le cerveau.

Si cela peut être adapté avec des patients tétraplégiques, cela ne l’est plus pour des paraplégiques comme ceux sélectionnés pour la démonstration du Mundial. En outre, il ne s’agit plus cette fois de contrôler un membre mais deux. Son équipe a donc développé un nouveau type d’électro-encéphalogramme, un bonnet capable de lire et d’interpréter l’activité simultanée de plusieurs milliers de neurones. 

Stimulation péridurale

 

Depuis 17 mois, les 156 chercheurs mobilisés pour le projet Walk Again travaillent d’arrachepied pour réussir leur pari devant les 70 000 spectateurs de l’Arena Corinthians et les milliards qui seront derrière leurs écrans TV. La présidente Dilma Rousseff, qui veut montrer que son pays ne se résume pas au football et à la samba, en a fait une priorité nationale.

On parle même d’un premier prix Nobel scientifique pour le Brésil... Toutefois, il y a aussi des critiques. Non seulement on ne saura qu’à la dernière minute si c’est un succès – raison pour laquelle la FIFA passe son temps à modifier l’agenda de la démo - mais le projet Walk Again tend à monopoliser les crédits de recherche brésilien.

Quoiqu’il en soit, la mise en scène des progrès des neurosciences au Mundial représente un espoir pour les quelques 50 000 personnes handicapées chaque année après un accident de la moelle épinière. D’autant plus que d’autres recherches promettent des progrès potentiellement encore plus spectaculaire. A l’EPFL, le professeur Silvestro Micera développe par exemple une prothèse de main contrôlée par la pensée.

Grâce à un dispositif de stimulation électrique péridurale, les chercheurs du laboratoire de Reggie Edgerton à UCLA viennent de permettre à 4 personnes paraplégiques de déclencher des mouvements volontaires de leurs jambes. Et derrière on attend prochainement les débuts des essais cliniques chez l’homme de l’extraordinaire technologie mélangeant stimulation pharmacologique et électrique de la moelle épinière et réhabilitation entrainée par un robot développée par le professeur de l’EPFL Grégoire Courtine.

Lui avait sidéré le monde il y a deux ans en permettant à un rat paralysé de courir et même de grimper des escaliers. Le miracle des neurosciences au  Mundial en annonce d’autres.

Fabrice Delaye
Fabrice Delaye

JOURNALISTE

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Fabrice Delaye a découvert Internet le 18 juillet 1994 sur les écrans des inventeurs du Web au CERN. La NASA diffusait ce jour-là les images prises quasi en direct par Hubble de la collision de la comète Shoemaker-Levy sur la planète Jupiter…Fasciné, il suit depuis ses intuitions sur les autoroutes de l’information, les sentiers de traverse de la biologie et étend ses explorations de la microélectronique aux infrastructures géantes de l’énergie.

L’idée ? Montrer aux lecteurs de Bilan les labos qui fabriquent notre futur immédiat; éclairer les bases créatives de notre économie. Responsable de la rubrique techno de Bilan depuis 2006 après avoir été correspondant de L’Agefi aux Etats-Unis en association avec la Technology Review du MIT, Fabrice Delaye est diplômé de l’Institut d’Etudes Politiques de Paris et de l’EPFL.

Membre du jury des SwissICT Awards, du comité éditorial de la conférence Lift et expert auprès de TA-Swiss à l’Académie Suisse des Arts et des Sciences, Fabrice Delaye est l’auteur de la première biographie du président de l’EPFL, Patrick Aebischer.

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