Le rat paralysé qui marcha

Un traumatisme de la moelle épinière peut affecter la communication entre le cerveau et le corps, débouchant sur la paralysie. Tout droit sorti de son laboratoire, Grégoire Courtine nous montre une nouvelle méthode -- mélangeant les médicaments, la stimulation électrique et un robot -- qui pourrait réveiller les chemins neuronaux et aider le corps à réapprendre à bouger tout seul. Voyez comment cela fonctionne, quand un rat paralysé redevient capable de courir et de monter des escaliers.

Je suis neuroscientifique

avec une formation à la fois en physique
et en médecine.

Mon laboratoire
à l'Institut Fédéral Suisse de Technologie

est spécialisé dans les traumatismes
de la moelle épinière

qui touchent plus de 50 000 personnes

dans le monde, chaque année,

avec des conséquences très graves
pour les personnes concernées,

dont les vies s'écroulent littéralement

en l'espace d'une poignée de secondes.

Pour moi, C'est Superman,

Christopher Reeve,

qui a le plus contribué
à la prise de conscience

de la détresse des gens blessés
à la moelle épinière.

C'est ainsi qu'a débuté mon propre voyage

dans ce domaine de recherche,

en travaillant avec
la Fondation Christopher et Dana Reeve.

Je me souviens encore
de ce moment crucial.

C'était à la fin d'une journée ordinaire

à la Fondation.

Chris nous a parlé, à nous,
les scientifiques et les experts :

« Vous devez être plus pragmatiques.

Lorsque vous quitterez le laboratoire demain,

je veux que vous vous arrêtiez
au centre de rééducation

pour observer les personnes blessées

qui luttent pour faire un pas,

qui ont du mal à maintenir leur tronc.

Et lorsque vous rentrerez chez vous,

réfléchissez à ce que vous allez changer
dans vos recherches,

le lendemain,
pour rendre leurs vies meilleures. »

Ces mots me sont restés.

C'était il y a plus de 10 ans,

mais, depuis, mon laboratoire a adopté

une approche pragmatique
de la guérison

après un traumatisme de la moelle épinière.

Mon premier pas dans cette direction

a été de développer un nouveau modèle
du traumatisme de la moelle épinière

qui serait une meilleure imitation
de certains aspects clés du traumatisme humain,

tout en présentant des conditions expérimentales
bien contrôlées.

Dans ce but,
nous avons procédé à deux hémisections

des deux côtés du corps.

Elles interrompent totalement
la communication

entre le cerveau et la moelle épinière,

entraînant une paralysie
complète et permanente

de la patte.

On a observé qu'après la plupart
des traumatismes chez l'homme,

il y a un tronçon de tissu neuronal intact

qui pourrait permettre le rétablissement.

Comment le provoquer ?

L'approche classique

consiste à réaliser une intervention

qui encouragerait la croissance
de la fibre endommagée

vers la cible d'origine.

Alors que cela reste certainement
une clé pour la guérison,

cela m'a semblé
extraordinairement compliqué.

Pour atteindre un résultat clinique
rapidement,

il était évident

que je devais réfléchir au problème
d'une autre façon.

Il s'est avéré
que plus de 100 ans de recherches

sur la physiologie de la moelle épinière,

en commençant par le Prix Nobel Sherrington,

avaient montrés

que la moelle épinière contenait,
en amont de la plupart des blessures,

tous les réseaux neuronaux
nécessaires et suffisants

pour coordonner la locomotion.

Mais parce que les données venant du cerveau
sont interrompues,

ces réseaux ne sont pas fonctionnels,
comme en état de sommeil.

Mon idée : réveillons ce réseau.

A cette époque,
j'étais en post-doctorat à Los Angeles,

après avoir fini ma thèse en France,

où la pensée indépendante

n'est pas vraiment encouragée.

(Rires)

J'avais peur de parler
à mon nouveau chef,

mais j'ai décidé de prendre
mon courage à deux mains.

J'ai frappé à la porte
de mon extraordinaire conseiller,

Reggie Edgerton,
pour lui faire part de mon idée.

Il m'a écouté attentivement,

et m'a répondu avec un sourire.

« Pourquoi n'essayerais-tu pas ? »

Je vous jure,

ce fut un moment crucial dans ma carrière

lorsque j'ai compris qu'un
immense directeur

faisait confiance aux jeunes
et aux idées novatrices.

Voici l'idée :

Je vais utiliser une métaphore simpliste

pour vous expliquer ce concept compliqué.

Imaginez que le système locomoteur
est une voiture.

Le moteur est la moelle épinière.

La transmission est interrompue.
Le moteur est éteint.

Comment peut-on
relancer le moteur ?

Tout d'abord, on doit mettre du carburant ;

ensuite, appuyer sur l'accélérateur ;

puis conduire la voiture.

Il s'est avéré qu'on connaît
des chemins neuronaux,

venant du cerveau,
qui jouent ce rôle précis

pour la locomotion.

Mon idée :
remplacer les impulsions absentes

pour donner à la moelle épinière

le genre d'instructions

que le cerveau délivrerait naturellement
pour la marche.

Pour ce faire, j'ai exploité
20 années de recherche dans la neuroscience,

tout d'abord pour remplacer
ce carburant absent

par des agents pharmacologiques

qui préparent les neurones
de la moelle épinière à réagir,

et ensuite,
pour imiter la pédale d'accélérateur

par une stimulation électrique.

Imaginez maintenant une électrode

implantée sur l'arrière de la moelle épinière

pour délivrer une stimulation indolore.

Cela a pris de nombreuses années,
mais nous avons fini par développer

une neuroprothèse électro-chimique

qui fait passer le réseau neuronal

de la moelle épinière d'état de sommeil
à un état très fonctionnel.

Le rat paralysé peut immédiatement se lever.

Dès que le tapis de course démarre,

l'animal présente
un mouvement coordonné de la patte,

mais sans que le cerveau n'intervienne.

Voici ce que je nomme le "cerveau spinal"

qui traite de façon cognitive
les informations sensorielles

venant de la patte en mouvement

et qui prend des décisions quant à
la manière d'activer le muscle

afin de se lever, de marcher,
de courir

et même ici, en plein sprint,

de s'immobiliser instantanément

si le tapis de course s'arrête.

C'était incroyable.

J'étais totalement fasciné
par cette locomotion

sans cerveau,

mais j'étais aussi très frustré.

Cette locomotion
était complètement involontaire.

L'animal n'avait absolument
aucun contrôle sur ses pattes.

Il manquait clairement
un système de pilotage.

Il m'est ensuite devenu évident

que nous devions nous détacher

du paradigme classique de rééducation,

marcher sur un tapis de course,

et qu'il fallait développer des conditions
qui encourageraient

le cerveau à commencer à prendre
volontairement le contrôle de la patte.

Dans cette optique,
nous avons développé

un tout nouveau système robotique
pour soutenir le rat

dans n'importe quelle direction.

Imaginez, c'est vraiment génial.

Imaginez ce petit rat de 200 grammes

attaché à l'extrémité d'un
robot de 200 kilos,

et le rat ne sent même pas le robot.

Le robot est transparent,

comme si on tenait un petit enfant par la main

lors de ses premiers pas hésitants.

Si je résume : le rat a reçu

une lésion paralysante
de la moelle épinière.

La neuroprothèse électrochimique
lui a permis d'avoir

des réseaux spinaux locomoteurs
en parfait état de fonctionnement.

Le robot a fourni un environnement sûr

ce qui permet au rat de tenter ce qu'il veut

pour mobiliser les pattes paralysées.

Pour la motivation, nous avons utilisé
ce qui selon moi

est la pharmacopée
la plus puissante de Suisse :

du bon chocolat suisse.

(Rires)

A vrai dire, les premiers résultats
furent très, très,

très décevants.

Voici mon meilleur physiothérapeute

qui échoue complètement
à inciter le rat

à faire un seul pas,

alors que ce même rat,
cinq minutes avant,

marchait merveilleusement bien
sur le tapis de course.

C'était réellement frustrant.

Mais une des qualités les plus importantes

d'un scientifique,
c'est la persévérance.

Nous avons insisté.
Nous avons affiné notre modèle,

et après des mois d'entraînement,

le rat paralysé a pu se lever,

et lorsqu'elle l'avait décidé,

commencer à se mouvoir
de toutes ses forces

pour foncer vers la récompense.

C'est le tout premier
rétablissement jamais observé

d'un mouvement volontaire de la patte

après une lésion expérimentale
de la moelle épinière

débouchant sur une paralysie
complète et permanente.

En fait...

(Applaudissements)

Merci.

En fait, ce rat pouvait
non seulement entamer

et maintenir un mouvement
sur le sol,

il pouvait aussi
adapter les mouvements de ses pattes,

pour lutter contre la gravité, par exemple,

pour grimper des marches.

Je vous assure

que ça a été un moment très émouvant
au laboratoire.

Cela nous a pris 10 années de dur labeur

pour atteindre cet objectif.

Mais la question qui subsistait,
c'était comment ?

Sérieusement, comment est-ce possible ?

Ce que nous avions trouvé là

était totalement inattendu.

Ce nouveau modèle d'entraînement

avait encouragé le cerveau
à créer de nouvelles connections,

des circuits de relais

qui transmettaient les informations
du cerveau

au-delà de la blessure,
et restauraient le contrôle cortical

des réseaux locomoteurs
en aval de la blessure.

En voici un exemple

où les fibres provenant du cerveau
sont représentées en rouge.

Le neurone bleu est connecté
au centre locomoteur,

et ce que cette constellation

de contacts synaptiques signifie,

c'est que le cerveau est reconnecté
au centre locomoteur

par un seul neurone relais.

La restructuration
ne s'était pas limitée

à la zone de lésion.

Elle s'était répandue dans tout
le système nerveux central,

y compris dans le tronc cérébral,

où ont été observés jusqu'à
300 pour cent d'amélioration

de la densité des fibres
venant du cerveau.

Notre objectif n'était pas
de réparer la moelle épinière,

pourtant, nous avons pu provoquer

l'une des restructurations
les plus complètes

des projections axonales
jamais observées

dans le système central nerveux
d'un mammifère adulte

après un traumatisme.

Il y a un message très important

caché derrière cette découverte.

C'est le résultat d'une jeune équipe

composée de personnes très talentueuses :

des physiothérapeutes,
des neurobiologistes, des neurochirurgiens,

des ingénieurs dans tous les domaines,

qui ont réussi, ensemble,

à réaliser ce qui aurait été impossible
pour des individus isolés.

C'est une équipe réellement transdisciplinaire.

Ils travaillent en collaboration
si étroite

que leur ADN se transfère horizontalement.

Nous sommes en train de créer
la prochaine génération

de docteurs et d'ingénieurs

capables de transposer intégralement
des découvertes

du laboratoire au chevet du malade.

Quant à moi ?

Je suis simplement le chef d'orchestre
de cette magnifique symphonie.

Mais, je suis sûr
que vous vous demandez tous

si ça va aider les personnes blessées ?

Moi aussi, tous les jours.

En fait, nous n'en savons pas encore assez.

Ce n'est absolument pas un traitement
du traumatisme de la moelle épinière,

mais j'aime à croire que ça pourrait déboucher

sur une méthode pour améliorer
le rétablissement

et la qualité de vie des patients.

Je voudrais

que l'on prenne tous un instant
pour rêver ensemble.

Imaginez une personne qui vient de subir
un traumatisme de la moelle épinière.

Après quelques semaines de récupération,

on lui implante une pompe programmable

qui délivre un cocktail pharmacologique
personnalisé

directement dans la moelle épinière.

Au même moment,
on implante un réseau d'électrodes,

une espèce de seconde peau,

qui couvre la zone de la moelle épinière
contrôlant le mouvement des jambes,

et ces électrodes sont attachées
à un générateur de pulsations électriques

qui envoie des stimulations adaptées

aux besoins de la personne.

Cela constitue une neuroprothèse
électrochimique personnalisée

qui permettra la locomotion

pendant l'entraînement
avec un système de soutien tout nouveau.

Ce que j'espère,
c'est qu'après plusieurs mois d'entraînement,

il puisse y avoir une assez grande restructuration
des connections résiduelles

pour permettre la locomotion
sans robot,

voire sans pharmacologie
ni stimulations.

J'espère pouvoir créer

les conditions personnalisées

pour améliorer la plasticité du cerveau

et de la moelle épinière.

C'est un concept complètement nouveau

qui pourrait s'appliquer
à d'autres troubles neurologiques,

ce que j'appelle
« les neuroprothèses personnalisées »,

que j'ai implantées dans tout le système nerveux,

en détectant et en stimulant
des interfaces neurales,

dans le cerveau, dans la moelle épinière,

et même dans les
nerfs périphériques,

selon les troubles bien précis
du patient.

Non pas pour remplacer
la fonction qui a été perdue, non...

Mais pour aider le cerveau
à s'aider lui-même.

J'espère que cela a éveillé
votre imagination,

car, je peux vous l'assurer,

la question n'est pas de savoir
si cette révolution va arriver,

mais quand.

Souvenez-vous,
nous sommes aussi grands

que notre imagination,
aussi grands que nos rêves.

Merci.

(Applaudissements)