Il y a quelques mois, les images de personnes paraplégiques contrôlant par la pensée des bras robotisés ont marqué les esprits. Ces dernières années, de nombreuses entreprises spécialisées dans les technologies médicales ont développé des implants qui peuvent être insérés dans les tissus cérébraux et se fixer aux neurones, ces cellules qui transmettent les influx nerveux. Ces implants, connus sous le nom de BCI (brain-computer interface), ou ICM (interface cerveau-machine) en français, peuvent enregistrer l’activité cérébrale pour la décoder via des ordinateurs externes, ou la stimuler, grâce à des impulsions électriques. Les possibilités médicales offertes par les ICM sont de plus en plus prometteuses, faisant naître de nouveaux espoirs pour les personnes souffrant de troubles moteurs et neurologiques comme la maladie d’Alzheimer ou la paralysie cérébrale.
Comprendre et traduire les signaux de notre cerveau
La société australienne Synchron a développé un implant baptisé Stentrode, qui évite de recourir à une chirurgie « à ciel ouvert » en permettant une insertion via un stent positionné dans une veine à l’arrière du cou. Une fois placé dans le cortex moteur, le dispositif se déploie pour placer ces électrodes sur les parois des vaisseaux sanguins, où il peut capter les signaux neuronaux qui sont ensuite transmis à une unité de décodage externe qui va traduire ces signaux en actions, pour contrôler un bras robotisé par exemple. « Si le cerveau fonctionne, nous pouvons capter ses informations et les utiliser pour contrôler des fonctions que les patients auraient perdu, indique le Docteur Nicholas Opie, fondateur et directeur technique de Synchron. L’objectif est qu’ils puissent retrouver un usage le plus normal possible de leur corps ».
En septembre 2019, Synchron a réalisé avec succès la première implantation humaine du Stentrode et débuté son premier essai clinique pour évaluer le potentiel du dispositif pour restaurer les fonctions motrices de patients atteintes de paralysies sévères. Plusieurs malades sont aujourd’hui implantés et la société prévoit de mener d’autres essais chez des patients souffrant d’autres affections, comme une lésion de la moelle épinière, un accident vasculaire cérébral, une dystrophie musculaire, ou encore une sclérose latérale amyotrophique (maladie de Charcot).
Le cerveau n’est toutefois pas un terrain très hospitalier. Son environnement chaud et humide est souvent comparé à une jungle par les scientifiques et n’est a priori pas très adapté pour abriter les composants sensibles de ces technologies de pointe. Le tissu cicatriciel résultant de l’insertion d’un implant a par exemple tendance à s’accumuler sur les électrodes et à provoquer une baisse progressive de la qualité du signal et, au bout du compte, le rejet du dispositif. Synchron pense avoir relevé le défi avec Stentrode, conçu pour durer toute une vie. « Nous sommes encore à un stade précoce de développement mais nous en faisons la preuve lentement, à mesure que le temps passe et que de plus en plus de patients sont implantés », indique le Dr. Nicholas Opie.
L’intelligence artificielle pour cartographier l’intelligence humaine
Dans le monde des ICM, Synchron est la première start-up a lancé un essai clinique, mais ne sera pas la dernière. Des financements massifs sont en train d’être réalisés. La DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), agence de recherche du Pentagone, a notamment financé six organisations en 2017, avec un budget de plus de 65 millions de dollars. La start-up texane Paradromics est l’une d’entre elle et espère lancer l’essai clinique de son propre ICM en 2021, avec cette fois l’objectif d’aider les personnes atteintes de troubles de la parole à communiquer.
Le multi-entrepreneur Elon Musk est également un investisseur important dans cette nouvelle industrie puisqu’il a injecté quelques 100 millions de dollars dans la société Neuralink qu’il a cofondé. La société cherche à collecter le plus de données cérébrales possibles grâce à sa technologie « neural lace », une « dentelle neurale » faite d’un maillage ultrafin d’électrodes et insérée dans le cerveau grâce à un robot neurochirurgical. Les personnes atteintes de la maladie de Parkinson bénéficient depuis longtemps de la stimulation cérébrale profonde, technique dans laquelle des implants lancent des impulsions électriques au cortex moteur pour aider à atténuer les tremblements et améliorer ainsi le mouvement. Mais ces implants ne peuvent atteindre qu’une très petite partie de la surface cérébrale et cartographier le cerveau humain est un processus extrêmement laborieux. Chaque électrode connectée à un BCI n’est généralement capable de puiser que dans une poignée de neurones à la fois. Neuralink affirme avoir développé un implant capable de recevoir des signaux neuronaux via plus de 3 000 électrodes et de les transmettre sans fil. Ce qui en ferait le collecteur de données le plus efficace de la génération actuelle de BCI.
Reste que, face aux 88 milliards de neurones du cerveau, les chercheurs ont encore du pain sur la planche. Chaque donnée glanée à partir de signaux neuronaux est donc inestimable, notamment pour nourrir l’intelligence artificielle. Les algorithmes de machine learning peuvent en effet d’identifier les modèles et les corrélations entre l’activité neuronale et leurs résultats. De telles corrélations peuvent permettre ensuite aux neuroscientifiques d’identifier les zones du cerveau pour lesquelles la stimulation pourrait débloquer une réponse fiable, accélérant ainsi le développement d’applications médicales. Les BCI pourraient alors devenir aussi courants chez les personnes souffrant de troubles neurologiques que les appareils auditifs chez les malentendants.
