Toutes ces avancées technologiques aident les personnes handicapées

Une prothèse "sensible" pour changer le quotidien des amputés

C'est une première mondiale: un Autrichien privé d'une jambe porte une prothèse recréant la sensibilité du membre qu'il a perdu, et offrant un espoir contre les douleurs fantômes dont souffrent beaucoup d'amputés.

"J'ai l'impression d'avoir de nouveau un pied", un enseignant de 54 ans, amputé sous le genou en 2007 suite aux complications d'un AVC.

"Je ne glisse plus sur la glace, je ressens la différence quand je marche sur du gravier, le béton, l'herbe ou le sable. Je sens même les petits cailloux", témoigne le premier patient opéré par le professeur Hubert Egger, de l'université de Linz (nord).

Six mois après l'implantation, Wolfgang Rangger court, fait du vélo et même de l'escalade. Quand il se déplace, son boitement est à peine perceptible.

Ce résultat spectaculaire est le fruit d'une technique associant le déplacement de faisceaux de nerfs et la mise en oeuvre de capteurs sur une prothèse connectée d'un nouveau type.

Dans le cas du patient de Linz, les médecins ont repris, au centre du moignon, des terminaisons nerveuses conduisant initialement au pied amputé. Ils les ont ensuite déviées à la surface de la cuisse, à l'endroit où celle-ci est en contact avec le haut de la prothèse.

- Un signal envoyé au cerveau -

La jambe artificielle comporte de son côté des capteurs sous la plante du pied, reliés à d'autres cellules, appelées stimulateurs, qui sont au contact du moignon. C'est l'information transférée entre les capteurs et les stimulateurs qui permet de simuler, et finalement reproduire, la sensation du membre perdu.

A chaque pas, à chaque pression sur le sol, le pied artificiel de Wolfgang Rangger adresse désormais un signal précis à son cerveau.

"Sur un pied en bonne santé, ce sont des récepteurs sur la peau qui remplissent cette fonction. Chez un amputé, ils manquent, bien sûr. Mais les transmetteurs d'information que sont les nerfs continuent d'exister. Il suffit de les stimuler", résume le professeur Egger.

Le médecin autrichien avait déjà innové en 2010 en présentant une prothèse de bras contrôlée par la pensée, grâce à la mise en place d'une connexion entre les nerfs moteurs et la prothèse.

Cette fois, le principe est le même, mais le parcours est inverse : l'information part de la prothèse pour aboutir au cerveau.

- La fin des douleurs fantômes -

Outre un pas beaucoup mieux assuré, la prothèse de jambe testée à Linz offre à son porteur un second avantage, au moins aussi important à ses yeux: elle a mis fin, en quelques jours à peine, aux insoutenables douleurs fantômes qu'il avait dû supporter pendant des années après avoir perdu sa jambe.

"Avec ma prothèse conventionnelle", se souvient Wolfgang Rangger, "j'arrivais à peine à marcher. Je ne dormais pas plus de deux heures par nuit, et j'avais besoin de morphine pour tenir le coup dans la journée."

Cette sensation de souffrance au membre que l'on n'a plus, fréquemment observée, découle d'une hyper-sensibilité se développant progressivement dans le cerveau, qui est en quelque sorte à la recherche du membre amputé, explique le professeur Egger.

La douleur fantôme, poursuit-il, est aggravée par le souvenir traumatique de l'accident ou de la maladie qui a conduit à l'amputation.

La prothèse "sensible" y remédie en adressant à nouveau des informations au cerveau, mettant fin à sa recherche perpétuellement infructueuse.

Le coût de l'équipement prototype est évalué entre 10.000 et 30.000 euros. Son industrialisation serait déjà possible, mais l'équipe de Linz veut d'abord se donner plus de recul sur les résultats obtenus avec le premier patient.

Un américain tétraplégique peut désormais bouger son bras

 

 

 

 

C'est une véritable avancée technologique pour le handicap. Le Wall Street Journal nous rapporte l'histoire d'Erik Sorto, un américain tétraplégique de 34 ans désormais aux commandes d'un bras robotisé qu'il commande par la pensée. Un exploit conçu par les chercheurs de l'Institut de Technologie de Californie (Caltech).

Erik Sorto peut désormais siroter une boisson en toute tranquillité grâce à son nouveau bras.

Plus besoin d'un tiers pour se désaltérer. "J'ai attendu ça 13 ans, de boire une bière seul." Une joie sans modération pour cet américain qui peut désormais attraper une bouteille et la porter à sa bouche. Paralysé après un accident qui a touché sa colonne vertébrale, l'homme a expérimenté une nouvelle neuro-prothèse. Mais surtout, les chercheurs se sont intéressés à une partie du cerveau qu'ils n'avaient pas envisagé auparavant.

Le cortex pariétal postérieur (CPP). Derrière ce nom complexe se trouve la région du cerveau qui prévoit nos mouvements. L'équipe de recherche a donc implanté deux puces en silicone dans cette région du cerveau située à l'arrière du crâne. "Le CPP arrive plus tôt dans le cheminement, les signaux y sont donc plus liés à la planification de mouvement - ce que vous avez réellement l'intention de faire - plutôt qu'aux détails de l'exécution du mouvement" a expliqué le docteur Richard Andersen.

Les électrodes sortant du crâne sont ensuite reliées à un ordinateur. Erik n'a plus qu'à penser l'action, à envoyer l'ordre pour que le bras s'exécute.

Et les résultats sont bien plus probants qu'avant : les précédents travaux utilisaient directement la région motrice du cerveau. On obtenait des mouvements saccadés et moins précis. Avec ce nouveau test, les gestes sont plus intuitifs.

Se placer en préambule du mouvement, c'est la clé selon Richard Andersen pour obtenir un geste naturel: "Lorsque vous déplacez votre bras, vous ne pensez pas vraiment à quels muscles activer et les détails du mouvement comme lever le bras, tendre le bras, saisir la tasse, fermer la main autour de la tasse, et ainsi de suite. Au lieu de cela, vous pensez à l'objectif du mouvement, par exemple 'je veux prendre ce verre d'eau"

Des résultats visibles plus rapidement qu'ils ne pouvaient l'imaginer "C'était une vraie surprise de voir qu'il était capable de contrôler son bras dès le premier jour." a raconté le Dr. Andersen. Même enthousiasme du côté d'Erik Sorto: "J'ai été surpris de voir à quel point c'était facile [...] j'avais juste envie de faire le tour et de taper dans la main de tout le monde". Des efforts payants qui vont se poursuivre puisque l'Américain en situation de handicap va continuer de collaborer avec l'équipe de recherche californienne pour améliorer la vie des personnes tétraplégiques.

 

L'homme chauve, sourit

Greffe du cuir chevelu en même temps qu'une greffe d'organes

ETATS-UNIS - Contraint de subir une greffe multiple, un patient américain a dû attendre plusieurs années pour que l'exploit soit possible.

John Boysen, 55 ans, a dû patienter plusieurs années pour disposer en même temps de tous les organes nécessaires.

L'opération a duré 15 heures. Des chirurgiens américains ont réussi l'exploit d'effectuer une greffe de crâne et cuir chevelu en même temps qu'une greffe d'un rein et d'un pancréas. Une première qui a eu lieu le 22 mai dernier et qui a été annoncée ce vendredi 5 juin.

Diabétique depuis l'enfance, John Boysen, 55 ans, avait été diagnostiqué en 2006 d'une forme rare de cancer touchant son cuir chevelu. Traité avec succès à l'époque, il avait en revanche gardé des blessures importantes et devait depuis prendre des médicaments.

Plusieurs années d'attente

Problème, ce traitement rendait impossible une greffe du rein et du pancréas, la seconde pour ce patient déjà opéré en 1992. Une situation qui a contraint les médecins à tenter une greffe multiple. Il aura fallu pour cela s'armer d'une bonne dose de patience, puisque le patient a attendu plusieurs années pour disposer en même temps de tous les organes nécessaires.

Un véritable exploit, réalisé par le Dr Michael Klebuc, qui ne cache pas que l'intervention n'était pas des plus simples : "Imaginez que nous avons dû recoudre des vaisseaux sanguins qui mesurent 0,15 mm de diamètre, ce que nous avons fait sous microscope, avec des points de suture mesurant la moitié du diamètre d'un cheveu, grâce au genre d'instrument qui permet de réparer des montres suisses", a expliqué le chirurgien en chef de l'équipe de l'Hôpital méthodiste de Houston.

 

 

 

 

Optogénétique: éclairer les neurones pour retrouver la mémoire?

Des chercheurs américains sont parvenus à restaurer la mémoire de souris rendues amnésiques en activant certains groupes de neurones par émissions lumineuses.

Ajouter certaines protéines aux neurones permet à ces derniers d'être activés par émission de lumière. Ici, une représentation d'un synapse. ©SKU / Science Photo Library / AFPAjouter certaines protéines aux neurones permet à ces derniers d'être activés par émission de lumière. Ici, une représentation d'un synapse.

Qu'elles soient dues à un traumatisme crânien, un stress post-traumatique ou une maladie neurologique comme Alzheimer, les causes d'une amnésie implique des mécanismes encore largement débattus chez les neuro-scientifiques. En d'autres termes, pourquoi et comment perd-on la mémoire ? C'est à cette question controversée que des travaux surprenants sur la souris vont peut-être permettre de répondre. En effet, des chercheurs sont parvenus à réactiver la mémoire perdue de rongeurs grâce... à la lumière ! Une expérience qui apporte un nouvel éclairage sur le mécanisme biologique de l'amnésie et ouvre potentiellement la voie à des traitements, selon une étude publiée jeudi 27 mai 2015 dans la revue américaine Science. "Cette recherche fait avancer la compréhension sur la nature de l'amnésie, une question très controversée en neurosciences", estime Susumu Tonegawa, professeur au centre de recherche sur l'apprentissage et la mémoire du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et directeur du Riken Brain Science Institute au Japon, associé au MIT, qui a dirigé ces travaux.

La mémoire perdue d'un amnésique : disparue, ou inaccessible ?

Ces dernières années, le débat scientifique s'est articulé autour de cette question : l'amnésie résulte-t-elle de dommages infligés aux cellules cérébrales spécifiques ? Ou bien est-ce l'accès aux souvenirs qui est empêché par un réarrangement consécutif à un choc ou une pathologie ? "La majorité des scientifiques privilégient la théorie de la destruction du stockage de l'information, mais cette recherche montre que cela est probablement erroné, juge le professeur Tonegawa, lauréat du Nobel de Médecine en 1987. L'amnésie est un problème de récupération de la mémoire", tranche-t-il.

Les chercheurs supputaient l'existence dans le cerveau d'un réseau de neurones qui, activés pendant la formation d'un souvenir, entraînent des changements physiques ou chimiques appelés engrammes. Si ces groupes de neurones - appelés engrammes par extension - sont ensuite réactivés par une image, une odeur ou une saveur, toute la mémoire enregistrée devrait revenir. Pour démontrer l'existence de ces groupes de neurones engrammes, les scientifiques ont utilisé l'optogénétique chez des souris : technique consistant à ajouter des protéines aux neurones pour leur permettre d'être activés par la lumière.

Le souvenir de la décharge électrique effacé... puis réactivé

Si on n'a pas encore la preuve de l'existence des neurones engrammes, leur fonctionnement supposé a été imaginé par les spécialistes. Ils supposent que ces neurones subissent des modifications chimiques selon un processus appelé "la consolidation de la mémoire". Un des changements clé consiste au renforcement des synapses, ces structures qui permettent à des groupes de neurones de se transmettre des messages. Pour éprouver ce fonctionnement théorique, les chercheurs du MIT ont tenté de voir ce qui se passerait si cette consolidation des synapses ne se produisait pas. Ainsi, ils ont administré à des souris une substance chimique, l'anisomycine, qui bloque la synthèse de protéines dans les neurones immédiatement après la formation d'un nouveau souvenir, empêchant cette consolidation.

EXPÉRIENCE. Concrètement, un premier groupe de rongeurs avait été placé dans une cage dite "A" où il avait reçu une décharge électrique dans les pattes. Placées ultérieurement dans cette même cage, les souris non traitées ont aussitôt montré leur frayeur indiquant qu'elles se souvenaient de cette expérience traumatisante. En revanche, les autres, auxquelles ont avait administré de l'anisomycine, empêchant la consolidation de la mémoire, étaient de toute évidence sans souvenir et sont restées sans réaction. Par la suite, les chercheurs ont réactivé le processus de consolidation des synapses par des impulsions lumineuses chez ces souris amnésiques, lesquelles ont alors recouvré totalement la mémoire de la décharge électrique. Et même placées dans une autre cage, elles étaient paralysées de peur.

Cette recherche a donc permis de dissocier les mécanismes de stockage de la mémoire de ceux permettant de la former et de la récupérer, souligne Thomas Ryan, un chercheur du MIT, coauteur de cette recherche. Pour le professeur Tonegawa cela montre que dans certaines formes d'amnésie la mémoire du passé n'a peut-être pas été effacée, mais est simplement "inaccessible". Selon lui, "ces travaux fournissent un éclairage surprenant sur la nature de la mémoire et vont stimuler de futures recherches sur la biologie de la mémoire et de sa restauration clinique".

 

Un invention étonnante mais.... très intelligente!

Des smartphones pour combattre l’onchocercose et le loa !

Des chercheurs de Berkeley ont mis au point une méthode de détection de parasites potentiellement mortels à l’aide de smartphones et d’éléments imprimés en 3D.

Chaque semaine ou presque, une nouvelle utilisation du smartphone est imaginée ou fait déjà l’objet d’une exploitation commerciale et c’est souvent au sein d’une université que les projets se concrétisent. Il faut en effet des équipes pluridisciplinaires pour faire aboutir un projet exploitant l’optique d’un smartphone qui si elle semble rudimentaire est en réalité d’une redoutable performance avec des logiciels d’analyse vidéo sophistiqués. Plutôt que de se contenter de capturer des milliers de selfies on peut exploiter l’optique d’un smartphone dans un but inattendu comme le diagnostic de parasitoses qui sont endémiques dans les pays sub-tropicaux et équatoriaux. C’est ce type de projet qui a été concrétisé au département de Bioengineering de l’Université de Californie à Berkeley avec la collaboration de la Faculté de Médecine de Yaoundé au Cameroun et l’IRD à Montpellier.

L’optique du smartphone est utilisée pour identifier et quantifier les parasites contenus dans une goutte de sang prélevée au bout d’un doigt et transférée dans un capillaire. Le smartphone réalise un film rapide et une application spécialement développée dans ce but permet de reconnaître le type de parasite et d’effectuer un comptage. Plus besoin de microscope ou de loupe binoculaire fragiles et coûteux. Le smartphone est logé sur un boitier fabriqué par impression 3D contenant l’ensemble des éléments essentiellement mécaniques commandés par le smartphone en Bluetooth. Il n’est plus nécessaire de procéder à des marquages fluorescents des parasites pour les reconnaître ni de préparer des lames qu’il faut colorer, ce qui prend beaucoup de temps et les différentes étapes de manipulation d’un échantillon accroissent les possibilités d’erreurs. Le smartphone réalise un film des parasites en mouvement dans le capillaire contenant le sang fraîchement prélevé, et, par analyse des mouvements et comptage, rend le résultat en quelques secondes. Se déplacer en brousse auprès de populations souffrant de parasitoses de manière endémique avec ce boitier à peine plus grand qu’un paquet de cigarettes permettra ainsi de dépister la présence de loa, filaire responsable de prurits, d’éléphantiasis et de problèmes visuels quand il prend à ce nématode qui peut atteindre quelques centimètres de long l’idée d’aller visiter la conjonctive. Le vecteur de ce nématode est une mouche suceuse de sang, la chrysops.

Le « périphérique » de smartphone mis au point à l’U.C. Berkeley est également adapté à la détection d’un autre nématode responsable de l’onchocercose, une parasitose beaucoup plus redoutable car elle est responsable d’un grand nombre de cécités irréversibles, la cécité des rivières. Le parasite est également transmis par une mouche suceuse de sang au nom charmant de simulie. De plus l’onchocercose est extrêmement débilitante pour l’état de santé général car le ver, à sa mort, libère des antigènes induisant de très fortes réactions immunitaires pouvant éventuellement conduire à la mort. Au cours du cycle de reproduction on retrouve des micro-filaires dans le sang et l’invention de l’UC Berkeley est donc adaptée pour différencier, dans les zones infestées, la présence de Loa ou d’Onchocerca volvulus. Les praticiens locaux peuvent alors décider du traitement à administrer aux malades. Un seul produit est réellement efficace pour ces parasitoses qui affectent des dizaines de millions de personnes en Afrique et en Amérique Centrale, l’ivermectine. Elle est distribuée gratuitement par les Laboratoires Merck dans les pays où les filarioses sont endémiques. Mais il y a un gros problème : ce produit est indirectement toxique pour le cerveau. Les campagnes massives de traitement des personnes parasitées doivent impérativement débuter par une identification précise de la présence de l’un ou l’autre ou des ceux nématodes. En effet, si on traite un malade atteint d’onchocercose avec de l’ivermectine et que celui-ci est également infecté par le loa, une forte densité de ce ver dans le sang peut, lors de sa destruction massive par l’ivermectine, provoquer des atteintes cérébrales graves, ce ver libérant également des toxines provoquant une encéphalopathie souvent mortelle. Comme le loa infeste plus d’une douzaine de millions de personnes en Afrique et que ces mêmes individus sont susceptibles d’être également parasités par l’onchocerca, ce « détail » a freiné l’éradication de ces nématodes à l’aide d’ivermectine.

On peut donc se féliciter de l’ingéniosité de ces universitaires et de leurs étudiants qui a abouti à cet outil de dépistage peu coûteux qui va permettre de mettre enfin en place une campagne d’éradication car l’homme est le seul réservoir naturel de ces parasites.

http://newscenter.berkeley.edu/2015/05/06/video-cellscope-automates-detection-of-parasites/

http://cellscope.berkeley.edu

Direct dans le cerveau avec une micro-pompe

La micro-pompe électronique permet de libérer directement au milieu des neurones des molécules actives (sphères) qui vont permettre de contrôler l’activité de ces neurones (ici elles vont stopper une activité épileptique).

Comment délivrer un médicament avec précision dans une zone lésée ? Comment éviter qu’il ne se diffuse ou n’intervienne dans des régions cérébrales saines ? De quelle manière le libérer au moment le plus opportun, en cas de crise par exemple ? En utilisant une micropompe électronique. Cette technologie de pointe offre de nouvelles perspectives pour de nombreuses pathologies du cerveau, difficilement traitables à ce jour.

Elle est vingt fois plus fine que le diamètre d’un cheveu, ce qui lui vaut cette dénomination de « micro ». Quant au terme électronique, il provient du revêtement de la pompe : une membrane à la surface de laquelle sont fixés des ions négatifs. Ainsi, les petites molécules chargées positivement, comme des médicaments en l’occurrence, vont se fixer sur les parois intérieures de la micropompe. Puis, lorsqu’un courant électrique est appliqué, le flux d’électrons généré va libérer et projeter les molécules thérapeutiques dans la zone ciblée.

Contourner les limites d’une injection classique

Voilà pour la théorie. Dans la pratique, l’utilisation d’une micropompe électronique vise à surmonter un certain nombre d’obstacles rencontrés, notamment, par des produits prometteurs. En effet, leur apport thérapeutique peut être annihilé pour diverses raisons : nécessité d’une dilution dans une solution potentiellement toxique pour l’organisme ou molécule elle-même toxique lorsqu’elle atteint les organes vers lesquels elle n’est pas initialement dirigée. Autre écueil : la barrière hémato-encéphalique séparant le cerveau de la circulation sanguine et empêchant la majorité du produit d’atteindre sa cible neurologique. Parfois aussi, le médicament réussit bien à pénétrer dans le cerveau mais va agir de manière non spécifique et donc sur des zones cérébrales saines.

Un dispositif efficace contre l’épilepsie

Une première expérience mettant en avant l’efficacité de la micropompe électronique vient d’être réalisée dans le cadre du traitement de l’épilepsie. Une équipe de chercheurs de l’Inserm (Institut de neurosciences des systèmes), dirigée par Christophe Bernard, avec l’aide de scientifiques de l’École des Mines de Saint-Étienne et de l’Université de Linköping (Suède) ont validé avec succès cette nouvelle technique. En effet, ils ont pu injecter une molécule (le Gaba) inhibant les neurones épileptiques directement dans une zone hyperactive du cerveau de souris. Les scientifiques ont alors observé que le Gaba a, non seulement mis fin à l’activité anormale de la région épileptique visée, mais surtout n’a pas interféré avec les fonctions des neurones avoisinants. Ces travaux ont été publiés dans la revue internationale (en langue anglaise) Advanced Materials.

De nombreuses pathologies en ligne de mire

Ces bons résultats obtenus dans le cas de la lutte contre cette atteinte sont encourageants. Il s’agit, en effet, d’une maladie neurologique typique pour laquelle plusieurs molécules n’ont pu être malheureusement commercialisées à cause de leur nocivité.

 Au-delà de l’épilepsie, cette technologie de pointe montre qu’il est possible de mener une action thérapeutique très localisée, directement dans le cerveau et sans toxicité périphérique. Combiné avec des médicaments déjà existants, l’emploi de la micro-pompe électronique devrait offrir de nouvelles perspectives pour plusieurs pathologies du cerveau restant difficiles à soigner aujourd’hui.