Marcher à nouveau après une lésion de la moelle épinière

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École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Communiqué de presse : Embargo 31 Mai 20h00 (GMT+1) / 14h00 (EST)
Marcher à nouveau après une lésion de la moelle épinière
Des scientifiques rétablissent la mobilité des membres inférieurs en réveillant la partie
lésée de la moelle épinière. Effectué sur des rats, ce travail laisse espérer de grandes
améliorations pour les personnes souffrant de paralysie médullaire.
Des rats souffrant de lésions médullaires et de graves paralysies peuvent aujourd’hui marcher
et courir. Des scientifiques de l’EPFL ont publié ces résultats dans la revue Science du 1er juin
2012. Leur travail montre qu'il est possible de réactiver les fonctions de la moelle épinière,
même gravement endommagée, en réveillant sa capacité régénérative à l’aide de stimuli
électriques et chimiques. L’étude a débuté il y a cinq ans, à l’université de Zurich. Selon
Grégoire Courtine, titulaire de la Chaire IRP en réparation de la moelle épinière à l’EPFL, il n’est
pas encore certain que des techniques de réhabilitation analogues aient des résultats sur
l’homme. Mais la régénération des fibres nerveuses lésées observée chez le rat suggère de
nouvelles méthodes pour améliorer la récupération chez les personnes paralysées.
«Grâce aux effets combinés des stimulations et d’un entraînement avec un dispositif de soutien
vertical, nos rats retrouvent la marche volontaire en quelques semaines. Ils peuvent rapidement
se mettre à courir, à monter des marches ou à éviter des obstacles», explique Grégoire
Courtine.
Réveiller la moelle épinière
On sait que le système nerveux peut récupérer et se réadapter après une lésion modérée – un
phénomène désigné par le nom de «neuroplasticité». Mais dans les cas plus graves, la moelle
épinière montre des capacités de récupération très limitées, avec pour conséquence un
handicap sans espoir de rémission. Les recherches de Grégoire Courtine prouvent qu’il est
possible d’enclencher un processus de guérison, en combinant des séances de réhabilitation, et
des stimulations électrochimiques destinées à réveiller la partie inactive de la moelle, située
sous la lésion.
Première étape. Grégoire Courtine et son équipe injectent des agents pharmacologiques à des
rats souffrant de paralysie des membres inférieurs. Ces substances, dites «agonistes de la
monoamine», lient la dopamine, l’adrénaline et la sérotonine aux récepteurs des neurones dans
la moelle épinière. Ce cocktail remplace les neurotransmetteurs délivrés par les voies du tronc
cérébral chez les sujets en bonne santé. Il permet de stimuler les neurones de la moelle pour
les préparer à coordonner les mouvements des membres inférieurs.
Seconde étape. Entre cinq et dix minutes après l’injection, les scientifiques stimulent la moelle
épinière avec des électrodes implantées sur l’espace péridural. Ces deux stimulations, l’une
chimique, l’autre électrique, sont une première étape vers le rétablissement de la marche

volontaire. «Cette stimulation épidurale localisée envoie des signaux électriques continus aux
neurones qui contrôlent le mouvement des pattes. Il ne nous reste alors plus qu’à déclencher le
mouvement», explique Rubia van den Brand, co-auteur de l’article de Science.
L’intelligence innée de la colonne vertébrale
En 2009, Grégoire Courtine a démontré qu'il pouvait rétablir la mobilité, mais de façon
involontaire. En stimulant la partie de la moelle épinière située sous la lésion, le chercheur a
remarqué des développements surprenants. A cet endroit, le système nerveux est isolé du
cerveau. Pourtant, il commençait à effectuer à nouveau la modulation de la marche. Sur un
tapis roulant, le rat précédemment paralysé se remettait à marcher - sans en avoir réellement
l’intention.
Ces expériences montrent que le mouvement du tapis roulant créait des rétroactions
sensorielles, qui déclenchaient la marche sans intervention du cerveau. Tout se passait comme
si les neurones de la moelle épinière étaient dotés de leur propre intelligence. Ces résultats
suggéraient aux chercheurs qu’un très faible signal du cerveau devait suffire à déclencher un
mouvement volontaire.
Afin de tester cette théorie, les chercheurs ont écarté le tapis roulant. Ils ont mis au point un
système de soutien, afin de maintenir les rats à la verticale durant les séances d’exercice. Ce
système n'intervient que pour aider les sujets paralysés à conserver leur équilibre. Des
conditions suffisamment motivantes pour que les animaux, également tentés par un carré de
chocolat, essaient de se mouvoir le long d’une plateforme. Après quelque temps et à force
d’essais successifs, le mouvement volontaire est rétabli – sous condition que la stimulation
électrochimique soit toujours active.
Plus surprenant encore, les fibres nerveuses repoussent, non seulement dans la moelle
épinière – elles créent des relais qui contournent la lésion – mais aussi au niveau du cerveau.
«Basé sur la volonté, ce test d’apprentissage s’est traduit par une augmentation des fibres
nerveuses, disséminées dans le cerveau et la colonne – une régénération qui démontre
l’énorme potentiel de la neuroplasticité, même après une lésion grave du système nerveux
central», explique Janine Heutschi, co-auteur.
Première réhabilitation ; une voie prometteuse pour l’homme
Selon Grégoire Courtine, cette régénération des fibres nerveuses peut être comparée à la
phase de développement chez l'enfant – par exemple lorsque ce dernier apprend à marcher.
Les fibres nerveuses croissent et génèrent de nouvelles connexions. Chez le rat, les chercheurs
ont découvert que les nouvelles fibres contournaient la lésion, et permettaient aux signaux du
cerveau de transmettre leurs ordres.
Quand bien les mouvements volontaires ne durent que le temps d’activité de la stimulation
électrochimique, l’impressionnante repousse des fibres nerveuses laisse penser qu’une voie
prometteuse s’ouvre pour améliorer la récupération des personnes souffrant de lésion de la
moelle épinière. «C'est la coupe du monde de la neuroréhabilitation, déclare Grégoire
Courtine. Nos rats sont devenus des athlètes, alors même qu’ils étaient complètement

paralysés quelques semaines auparavant. Je parle d’une récupération à 100% des capacités de
mouvements volontaires.»
Les essais de phase II sur l’homme commenceront dans un ou deux ans au Balgrist University
Hospital Spinal Cord Injury Centre à Zurich, en Suisse. Entre-temps, les chercheurs de l’EPFL
coordonnent un projet de neuf millions d’euros appelé NeuWalk dont le but est de créer un
système de neuroprothèses pleinement opérationnel pour la colonne vertébrale, qui ressemble
à celui utilisé sur les rats, en vue d’une utilisation chez l'homme.
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Coordonnées du chercheur :
Grégoire Courtine
[e-mail]
Tél : [phone]
International Paraplegic Foundation (IRP) Chaire en Régénération des lésions de la moelle
épinière
http://courtine-lab.epfl.ch
Publication :
Rubia van den Brand, Janine Heutschi, Quentin Barraud, Jack DiGiovanna, Kay Bartholdi,
Michèle Huerlimann, Lucia Friedli, Isabel Vollenweider, Eduardo Martin Moraud, Simone Duis,
Nadia Dominici, Silvestro Micera, Pavel Musienko, Grégoire Courtine Restoring voluntary
control of locomotion after paralyzing spinal cord injury
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Vidéo Youtube - http://youtu.be/ejwEqpV8ak4
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