Médias / Actualités

Officiels

David.Andreu@univ-montp2.fr (Administrator) — Mon, 23 Mar 2009 12:33:34 +0000

Textes officiels

Assemblée Nationale - Office Parlementaire d'Evaluation des Choix Scientifiques

Rapport N° 1010 - N° 462, Mme Bérengère Poletti - Députée, Juillet 2008.

"Sur les apports de la science et de la technologie à la compensation du handicap"

Technologies

David.Andreu@univ-montp2.fr (Administrator) — Fri, 20 Mar 2009 12:18:17 +0000

Technologies

Dispositifs externes

Dispositifs implantables

Pathologies

David.Andreu@univ-montp2.fr (Administrator) — Fri, 20 Mar 2009 12:14:06 +0000

Applications

Différentes applications de la stimulation électro-fonctionnelle

Différentes applications de la stimulation électro-fonctionnelle sont envisageables, voire même exploitées depuis déjà plusieurs années comme par exemple pour le cardiaque et l'audition. La figure ci-dessous mentionne quelques exemples d'applications, dont la plupart font encore l'objet de recherches.

Selon l'application visée et selon la lésion ou la pathologie, la stimulation électro-fonctionnelle peut-être implantée (neurale ou epymésiale) ou externe. Il y a également différentes finalités d'utilisation de la stimulation : l'entraînement, la rééducation ou la suppléance.

Nous évoquons par la suite deux cas d'applications sur lesquels notre équipe travaille ; ils sont relatifs d'une part aux lésions de la moelle épnière induisant para- ou tétra-plégie, et d'autre part aux lésions du cerveau résultant par une hémiplégie.

Lésions de la moelle épinière : tetra et para-plegie

Selon l’étendue et la complétude de la lésion médullaire, la transmission des commandes volontaires de la motricité et des messages sensibles entre encéphale et membres est plus ou moins interrompue. En cas de lésion transversale complète, les deux côtés du corps, en dessous du niveau de la lésion, sont affectés de manière symétrique. Cela signifie une absence totale de l’activité musculaire volontaire et une insensibilité complète de cette partie du corps.

Plusieurs causes peuvent être à l’origine d’une lésion de la moelle épinière : accident (fracture d’une vertèbre, écrasement, cisaillement et section), affections (tumeur comprimant la moelle épinière, malformations, hernie discale, sclérose en plaques, poliomyélite..).

La paraplégie correspond à une interruption de la moelle épinière au niveau du thorax et implique une interruption de la motricité et de la sensibilité des jambes. Les membres supérieurs gardent leur fonction et dans les cas les plus favorables la musculature de la respiration n’est pas touchée.
La tétraplégie est due à l’interruption de la moelle épinière au niveau des vertèbres cervicales, ce qui entraîne une paralysie des quatre membres et de la musculature de la respiration.
En dessous d’une lésion médullaire transversale, la motricité et la sensibilité, y compris les commandes des sphincters de la vessie et de l’anus sont atteintes. Lors d’une paralysie incomplète, certaines fonctions résiduelles sont conservées, la rééducation fonctionnelle est envisageable dans certains cas avec pour objectif le maintien et la récupération d’un maximum de fonctions.

La stimulation électrique fonctionnelle permet, avec plus ou moins d’efficacité, de contracter artificiellement les muscles pour 1) rétablir éventuellement une fonction (miction, préhension, station debout…) ou 2) renforcer les muscles, permettant ainsi de maintenir les propriétés trophiques des muscles.

Lésion du cerveau : hemiplégie

L'hémiplégie est un défaut de commande volontaire complète ou partielle affectant une moitié du corps à la suite d'une lésion des centres moteurs ou du faisceau pyramidal. Les troubles de la commande volontaire touchent le membre supérieur, le membre inférieur et le tronc. L’accident vasculaire cérébral (AVC) est la cause la plus fréquente d’une hémiplégie du côté controlatéral à l'atteinte cérébrale. Si la récupération neurologique naturelle survient normalement dans les mois qui suivent l’AVC, avec une rééducation fonctionnelle adaptée, un handicap persiste néanmoins dans 10 à 20 % des cas : notamment une incapacité à produire une dorsiflexion du pied lors de la phase de balancement (phase de vol) de la marche, le pied traîne alors au sol et gène la progression des patients (syndrome pied tombant ou drop-foot). On recourt parfois à la stimulation électrique pendant la rééducation fonctionnelle (membre supérieur et/ou inférieur) ou, si la récupération n’est pas satisfaisante, pour une assistance chronique à la préhension ou à la marche.

Principes

David.Andreu@univ-montp2.fr (Administrator) — Fri, 20 Mar 2009 12:11:38 +0000

Principes

Quand le cerveau n’est plus en mesure de transmettre ses ordres d'activation aux muscles, il est possible, sous certaines conditions, de stimuler ces derniers à l'aide d'impulsions électriques pour provoquer leur contraction.

En fonctionnement naturel, le système nerveux central composé du cerveau et de la moelle épinière communiquent avec les fibres musculaires via les axones des motoneurones situés dans la moelle épinière (voies motrices – efférentes). Le système nerveux périphérique se compose des muscles et de capteurs qui renseignent le système nerveux central sur l’état du corps en envoyant des informations vers le système nerveux central (voies sensitives – afférentes).

Par exemple, lorsque la moelle épinière est sectionnée lors d’un accident, le système se retrouve séparé en deux parties qui ne communiquent plus. Les muscles dont les motoneurones se situent au-dessus de la lésion continuent de fonctionner normalement alors que les muscles dont les motoneurones sont détruits dégénèrent et ne produisent plus de mouvement. Mais les muscles dont les motoneurones sont situés au-dessous de la lésion, bien que non contrôlés par le cerveau, peuvent dans certains cas demeurer fonctionnels et être activés par stimulation électrique.

Le principe consiste à appliquer une impulsion électrique sur le nerf moteur qui engendre des potentiels d’action (ordres d’activation) sur les axones induisant une contraction musculaire. En version transcutanée, les électrodes sont placées sur la peau, près des nerfs moteurs ou de leur point d'insertion dans le muscle. En version implantée, les électrodes sont placées directement sur les nerfs moteurs ou les muscles.

Les muscles squelettiques (responsables du mouvement du squelette) mais également des muscles lisses ou cardiaques peuvent être stimulés pour réaliser une fonction : marche, préhension, miction etc… Le pacemaker est un stimulateur électrique destiné à restaurer la rythmicité cardiaque. Restaurer un mouvement fonctionnel ne se limite pas à la contraction des muscles. Ces contractions doivent être coordonnées et modulées dans le temps, en séquences susceptibles réaliser une fonction, par exemple la marche.

Un système de stimulation, implanté ou non, comporte : 1) un générateur de stimuli, 2) des câbles qui véhiculent le signal de stimulation jusqu’aux 3) électrodes. Dans le cadre de nos travaux de recherche, nous cherchons à miniaturiser ces systèmes, à les rendre capables de générer des stimuli aux formes complexes et à proposer une nouvelle génération de neuroprothèses communicantes (à terme sans fil) : un réseau d’électrodes « intelligentes » capables de générer des stimuli, de communiquer avec les autres mais aussi avec le contrôleur extracorporel, et embarquant leur propre source d’énergie.

Contacts-public

David.Andreu@univ-montp2.fr (Administrator) — Mon, 16 Mar 2009 17:24:31 +0000

Contacts

David Guiraud

Christine Azevedo-Coste

Dans la presse

David.Andreu@univ-montp2.fr (Administrator) — Mon, 16 Mar 2009 17:21:47 +0000

Lu dans la Presse

Le Dauphiné Libéré - 8 Janvier 2007

L'homme et le robot

INRIA - "Séquences" - Annuel 2006

Ce que la robotique peut enseigner à l'homme : la marche !

CEA - "Le mensuel" - Octobre 2006

Rétablir la coordination entre membres valides et déficients

Télé-Radio

David.Andreu@univ-montp2.fr (Administrator) — Mon, 16 Mar 2009 17:00:49 +0000

Emissions diffusées

France 3 - C'est Pas Sorcier - Diffusé le Dimanche 22 février 2009

Paralysie : la vie en fauteuil roulant

France Info - InfoSciences - Diffusé en 2008

Lu sur le Web

David.Andreu@univ-montp2.fr (Administrator) — Sat, 14 Mar 2009 16:12:52 +0000

Video on IEEE Spectrum

Human-robot interaction (Bruno Vilhena Adorno, November 2011)

When this robot needs a hand, it borrows yours. In an experiment that opens a new chapter in human-machine interaction, a French research team has demonstrated how a robot can control both its own arm and a person’s arm to manipulate objects in a collaborative manner.

En savoir plus ... (video)

Article paru dans "Le Journal du CNRS"

Handicap : les chercheurs relèvent le défi (N°262 - novembre 2011)

Officiellement, 1,8 million de Français sont en situation de handicap. Comment la société s'adapte-t-elle à leurs besoins ? Qu'est-ce que les sciences humaines et sociales, les sciences de l'information, de la vie, de l'environnement proposent pour améliorer leur quotidien ? Quelle position le CNRS adopte-t-il par rapport au handicap ? Découvrez-le dans la dernière enquête de CNRS le journal.

Article paru dans "DOCTISSIMO"

Tumeurs du cerveau : la révolution de la chirurgie éveillée (David Bême, le 28 juillet 2011)

Le traitement des tumeurs cérébrales repose sur la chirurgie quand elle est possible. Limitant le risque de séquelles, la chirurgie éveillée consiste à réveiller le malade pendant l'opération. Améliorant considérablement le pronostic du patient, cette technique est pratiquée dans une dizaine de centres en France.

Opérer le cerveau d'un patient éveillé - Interview du Pr. Hugues Duffau du CHU de Montpellier (David Bême, le 1er août 2011)

Améliorer la chirurgie du cerveau et mieux comprendre son fonctionnement (David Bême, le 3 août 2011)

David Guiraud, Prix Fondation EADS 2010

Prix des Sciences de l'Information décerné à David Guiraud, Directeur de recherche à l'Institut national de recherche en informatique et en automatique (INRIA), équipe "Déambulation et mouvement artificiel" (DEMAR), à Sophia Antipolis.

En savoir plus ... (vidéo YouTube)

Article paru dans "La revue pour l'histoire du CNRS"

La recherche, ça marche (N°24 - Automne 2009)

Les informations sensitives et motrices sont essentiellement transportées entre les différents organes par l’intermédiaire des neurones et de leur axone... La restauration d’un mouvement ne se limite pas à la contraction artificielle des muscles.

Article paru dans "Usine Nouvelle"

Homme bionique : la réalité dépasse la fiction

Perte de la vision, de l'audition, de la marche, du contrôle des mouvements... Bientôt l'électronique restaurera les connexions défaillantes.

Article paru dans la lettre d'information INRIA "Inedits"

Une jambe suit l'autre (Inédit n°59)

L'expérience de l'INRIA dans la réalisation de robots anthropomorphes est mise à contribution pour étudier un appareillage par implants chez les paraplégiques.

Articles parus sur le site de culture scientifique "Interstices"

L'homme qui valait trois milliards (Interstices 2015)

Augmenter l’humain, le rendre plus fort, plus rapide, repousser les limites physiques du corps humain... Très tôt, la science-fiction a imaginé l’homme bionique et les cyborgs. C'est le cas par exemple dans la série télévisée L'homme qui valait trois milliards. Où en est-on réellement aujourd'hui dans ce domaine ? Étudions cela de plus près !

La stimulation électrique au service du corps (Interstices 2011)

En 1789, Luigi Galvani observa que les muscles de la cuisse d’une grenouille se contractaient lorsque le nerf les innervant était mis en contact avec du métal. Les neuroprothèses exploitent ces propriétés pour créer une interface avec le système nerveux et restaurer des fonctions motrices et sensitives déficientes.

L’électrothérapie exploite les propriétés électrophysiologiques du système nerveux. Même si les déficiences du système sensori-moteur humain sont bien connues aujourd’hui, elles restent encore trop souvent dans une impasse thérapeutique. Une voie technologique permet de restaurer ou suppléer certaines fonctions déficientes du système sensori-moteur : il s’agit de la stimulation électrique. Elle a déjà montré de grands succès comme dans le cas des stimulateurs cardiaques (pacemaker) permettant de réguler le rythme des battements du cœur, des implants cochléaires restaurant l’audition, ou même plus récemment des implants « cerveau profond » visant à supprimer les tremblements dans la maladie de Parkinson. Les progrès de la micro-électronique et de l’informatique permettent d’envisager de nouvelles applications aux neuroprothèses modernes.

Stimulation électrique pour les patients paraplégiques et hémiplégiques (Interstices 2008)

La stimulation électrique fonctionnelle permet de contracter artificiellement les muscles squelettiques. La recherche améliore cette technique, qui reste aujourd'hui la seule façon de restaurer le mouvement de membres paralysés.

Depuis leurs premiers travaux montrés dans la vidéo Recherche en marche , les chercheurs en robotique, microélectronique et ingénierie biomédicale de l'équipe DEMAR (INRIA/LIRMM) ont recentré leurs activités autour de l'expérimentation clinique menée avec des patients paraplégiques et hémiplégiques notamment, en étroite interaction avec des médecins et des kinésithérapeutes. Modéliser le système sensori-moteur leur permet de mieux comprendre son fonctionnement pour mieux en contrôler le comportement via la stimulation électrique, afin d'atteindre des objectifs valorisables pour les patients et les médecins.

En savoir plus (vidéo) ...

Quand l'informatique vient en aide aux handicapés moteurs (Interstices 2008)

Améliorer le quotidien de certains handicapés moteurs en restaurant le mouvement de leurs membres paralysés, tel est l'objectif de la stimulation électrique fonctionnelle. Comment cette technique fonctionne-t-elle ? C'est ce que nous explique Christine Azevedo, chargée de recherche en robotique et ingénierie biomédicale.

En savoir plus (interview) ...

Recherche en marche (Interstices 2004)

Ce film présente les mécanismes de la marche, à travers l'exemple d'un enfant qui apprend à marcher, et les recherches qui visent à en rendre l'usage aux patients paraplégiques. Un des espoirs actuels d'améliorer les possibilités de déplacement de ces patients consiste à stimuler électriquement leurs muscles grâce à des implants.

En savoir plus (vidéo) ...

Restaurer la marche grâce à une puce (Interstices 2006)

Comment stimuler les muscles de membres paralysés pour restaurer le mouvement ?

La rupture de la moelle épinière engendre souvent une paraplégie à cause d’un arrêt de la communication entre le centre nerveux et les muscles. Une voie de traitement consiste à activer les neurones moteurs. Mais pour ce faire, il faut comprendre comment la chaîne musculaire est activée ; quand les muscles doivent être stimulés, avec quelle intensité, pendant combien de temps ?

Certains mouvements, comme le passage de la position assise à la position debout chez un paraplégique, peuvent être programmés et appliqués au patient lorsque celui-ci décide de se lever. Pour des actions plus complexes, comme la gestion de l’équilibre en station debout, il est en plus nécessaire d’asservir le mouvement par des capteurs. L’approche scientifique est alors similaire à celle adoptée en robotique.