La stimulation cérébrale profonde est utilisée depuis plus de trois décennies pour traiter les symptômes moteurs de la maladie de Parkinson. Aujourd’hui, plus de 200 000 personnes dans le monde ont reçu ces implants, qui délivrent en continu une stimulation électrique à des régions précises du cerveau afin de réduire la rigidité et les tremblements. Malgré son succès clinique, la stimulation cérébrale profonde (SCP) conventionnelle atteint ses limites quand il s’agit de traiter l’un des symptômes les plus invalidants de la maladie : la difficulté à marcher.
Des chercheuses et chercheurs de Lausanne ont mis au point une nouvelle approche, publiée dans Nature Medicine, qui adapte la SCP en temps réel à la mobilité de chaque personne dans les activités du quotidien. Grâce à l’intelligence artificielle, le système ajuste automatiquement la stimulation en fonction des mouvements du patient ou de la patiente. Cette technologie permet ainsi d’améliorer la marche, la montée des escaliers et même le simple fait de se lever.
Adapter la stimulation aux situations de la vie quotidienne
« Avant, je pouvais à peine marcher, car mes jambes étaient lourdes et bougeaient parfois de manière incontrôlable. Maintenant que la stimulation s’adapte à ce que je fais, je peux marcher plus facilement et sur de plus longues distances », raconte un participant. Contrairement à la SCP classique, qui délivre une stimulation en continu avec des paramètres fixes, la nouvelle thérapie ajuste la stimulation de manière dynamique en fonction de l’activité locomotrice.
« Se déplacer au quotidien implique diverses actions, comme se tenir debout, marcher, tourner ou contourner des obstacles, qui sollicitent chacune le cerveau et les muscles de manière différente», explique Eduardo Moraud, nouveau professeur titulaire de la chaire Medtronic en neuromodulation à l’EPFL. « Ces travaux montrent que nous pouvons reconnaitre ces nombreuses activités à partir des signaux du cerveau et adapter la stimulation en conséquence, afin d’aider les patientes et patients à se déplacer plus naturellement. »
En appliquant l’intelligence artificielle aux données de quarante patientes et patients, l’équipe a développé des décodeurs neuronaux capables de prédire différents états locomoteurs directement à partir de biomarqueurs neuronaux, en temps réel. Ces prédictions sont ensuite utilisées pour moduler la stimulation en quelques secondes, permettant à la thérapie de s’ajuster au fur et à mesure que le mouvement se déroule.
Cette approche s’appuie sur des systèmes de stimulation cérébrale profonde déjà éprouvés en clinique. Grâce à une collaboration avec leur partenaire industriel Medtronic, les chercheuses et chercheurs ont pu exploiter des fonctionnalités avancées de cette technologie et les affiner pour cibler les troubles de la marche, permettant ainsi le développement de stratégies de stimulation adaptatives destinées à améliorer la mobilité.
De la clinique à l’usage quotidien
« Les troubles de la marche réagissent souvent différemment à la SCP que les tremblements ou la rigidité. On le sait depuis des années », explique Professeure Jocelyne Bloch, cheffe du Service de neurochirurgie au CHUV et coauteure principale de l’étude. « Nos travaux montrent qu’il est possible d’adapter automatiquement les paramètres de stimulation aux besoins de la personne lorsqu’elle se déplace. »
Menés au centre interdisciplinaire .NeuroRestore, codirigé par Jocelyne Bloch, ces recherches associent l’expertise clinique du CHUV au leadership de l’EPFL en neurotechnologie afin d’accélérer le développement de thérapies de nouvelle génération. « Transformer la stimulation cérébrale profonde en une thérapie intelligente ouvre des possibilités entièrement nouvelles, en particulier pour les personnes souffrant de troubles sévères de la marche », poursuit Jocelyne Bloch.
Une étude de suivi financée par la fondation Michael J. Fox va désormais évaluer les résultats à long terme de cette thérapie et étendre l’approche à un échantillon plus large.