La recherche s’accélère dans le domaine des interfaces neuronales directes ou des interfaces cerveau-moelle épinière avec plusieurs essais cliniques en cours.
La compétition s’exacerbe dans le secteur des implants cérébraux. Ces systèmes qui enregistrent l’activité cérébrale via des interfaces Cerveau-Ordinateurs (ICO) ou Interface Cerveau-Machine (ICM), établissent une liaison directe entre le cerveau et un ordinateur, une tablette ou un téléphone portable. Selon une étude du Mordor Intelligence, le marché des implants cérébraux est porteur, estimé à près 14,6 milliards de dollars.
La très emblématique Neuralink dont l’américain Elon Musk est co-fondateur a implanté sa puce à l’intérieur d’un cerveau humain en janvier 2024, après de nombreux essais chez l’animal. En mai 2023, la start-up californienne avait reçu le feu vert de la FDA pour tester ses implants cérébraux sur des humains. Elle avait ainsi pu lever 323 M$ en deux fois l’an dernier (280 M$ en août puis 43 M$ en novembre). Ainsi, son implant Telepathy, qui a la taille d’une pièce de deux euros, a été inséré dans la région du cerveau qui contrôle l’intention de bouger, via de la chirurgie robotique. L’objectif est de permettre aux personnes de contrôler, uniquement par la pensée, leur téléphone ou leur ordinateur, et à travers eux n’importe quel appareil et à terme faire remarcher les patients paralysés et de rendre la vue aux aveugles. La puce contient 64 fils polymères ultra flexibles, fournissant 1024 électrodes qui enregistrent l’activité cérébrale de la personne implantée.
Utiliser des technologies non invasives
Telepathy est implantée dans un cerveau sain, avec des dommages possibles sur le cerveau et des risques d’infections. Ce brain-computer interfaces, « interfaces neuronales directes » en français est invasif contrairement à d’autres technologies comme la Brain-Spine Interface (interface cerveau-moelle épinière), technique utilisée par le centre de recherche grenoblois Clinatec. Son implant WIMAGINE est, en effet, mis en place à la surface du cortex moteur et non pas à l’intérieur, par chirurgie : ses électrodes sont non pénétrantes, posées sur le cerveau, sous l’os du crâne pour enregistrer les signaux suffisants en vue de recréer la stimulation. Ce système sans batterie intégrée fonctionne avec une antenne posée près de l’implant (dans un casque ou une casquette) et est alimenté de l’extérieur.
D’autres acteurs travaillent sur l’enregistrement du cerveau comme la start-up australienne Synchron qui développe, une endoprothèse vasculaire, nommée Stentrode, insérée dans un petit tube extensible placé dans les vaisseaux sanguins pour les élargir, sans avoir besoin d’ouvrir le crâne. Ce stent, entré via la veine jugulaire du cou, est dirigé vers le cerveau, pour s’ouvrir sur la zone appelée cortex moteur. Une dizaine de patients ont reçu un Stentrode. Soutenue notamment par Jeff Bezos (Amazon) et Bill Gates, l’entreprise a levé 75 M$ en décembre 2022 et 145 M$ en mars 2024.
Dans le domaine, le précurseur est sans nul doute l’implant Utah Array, Inventé en 1989 par Richard A. Normann de l’Université de l’Utah aux Etats-Unis. Implanté pour la première fois chez l’homme en 2004, ce système n’est cependant pas complétement internalisé. Cette Interface-Cerveau-Machine (BCI) est développée aujourd’hui par la société Blackroch Neurotech. Aussi, les travaux de la BCI de la société allemande CorTec sont, quant à eux, moins avancés tout comme ceux de l’Université américaine de Brown sur son système d’implants neuronaux BrainGate en collaboration avec la biotech Cyberkinetics.
Etablir un pont digital entre le cerveau et la moelle épinière
ONWARD Medical est la première entreprise qui a mis au point ses propres électrodes pour traiter les fonctions neurologiques, basées sur la modélisation de la moelle, avec des protocoles de stimulations qui s’adaptent à la marche du patient. L’entreprise, spécialiste de la moelle épinière, travaille en partenariat avec le grenoblois Clinatec et son WIMAGINE pour l’un de ses dispositifs. Société de technologie médicale, elle crée des thérapies pour restaurer le mouvement, la fonction et l’indépendance chez les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière et de troubles du mouvement. Sa plateforme ARC Therapy a déjà reçu dix « désignations de dispositifs innovants » par la FDA.
Fondé en 2014 par Jocelyne Bloch, neurochirurgienne et par Grégoire Courtine, neuroscientifique ONWARD Medical avait procédé à une première levée de fonds de 36 M€ en faisant entrer des investisseurs dans le tour de table. Dan Marver, ancien de Medtronic, est arrivé à la direction générale en juillet 2020, pour relever le défi d’aller vers la commercialisation de ses dispositifs thérapeutiques. Pour financer la poursuite de son développement, l’entreprise vient de lancer une augmentation de capital de 20 M€ en France, par le biais d’une procédure de construction accélérée d’un livre d’ordres et par le biais d’une offre au public. Le 21 mars 2024, les fonds ont été levés en l’espace de 2 heures auprès d’institutionnels français et d’actionnaires individuels.
ONWARD Medical a développé trois dispositifs médicaux. Son premier ARC-EX Therapy transcutané est dédié à la rééducation du bras après une lésion cervicale de la moelle épinière. Après les résultats positifs d’une étude pivot présentés en 2023, la société compte obtenir l’approbation de la FDA fin 2024-début 2025 puis un marquage CE, avant de commercialiser ce dispositif aux Etats-Unis et en Europe à partir de l’année prochaine.
En parallèle, la société a développé un implant pour rétablir la pression artérielle chez les patients hypotendus souffrant d’une lésion de la moelle épinière, une pathologie peu connue mais très invalidante. « Déjà, 14 patients ont été implantés avec 100 % de réussite et nous allons débuter une étude pivot à la fin de l’année dans plusieurs centres aux Etats-Unis, en Allemagne, aux Pays-Bas et en France, souligne Jocelyne Bloch. L’implant est placé au niveau de la moelle thoracique basse. Le stimulateur sous la peau est rechargeable par induction et est connecté aux électrodes. Tout est internalisé mais une télécommande permet d’activer le système. ». L’objectif : supprimer les malaises, les médicaments, et en régulant la pression artérielle, améliorer la santé des vaisseaux et la qualité de vie. Le développement de ce produit implantable devrait prendre 18 mois, voire deux ans à l’issue de l’étude pivot, puis être lancé dans deux ans, avant l’introduction de la société prévue au Nasdaq.
Une nouvelle étude clinique au printemps
La troisième innovation d’ONWARD Medical est destinée à faire remarcher les paraplégiques et tétraplégiques dont les bras fonctionnent encore, via la stimulation de leur moelle épinière lombaire. « Car si la commande aux jambes du cerveau est interrompue en raison d’une lésion de la moelle épinière, la région de la moelle épinière qui contrôle le mouvement des jambes est intacte mais elle n’est plus commandée par le cerveau, explique la neurochirurgienne. Nous entendons donc réactiver électriquement la région de la moelle épinière qui commande les jambes, en lui donnant un nouveau signal. Les travaux de Grégoire Courtine ont permis de comprendre l’effet de la stimulation électrique sur la moelle épinière. Cette compréhension nous a permis de développer des stimulations précises qui reproduisent l’activation naturelle de la moelle épinière durant la marche. Neuf patients ont pu bénéficier de cette thérapie, ce qui leur a permis de remarcher. Nous avons ensuite affiné le contrôle de la marche en permettant aux patients d’ajuster la stimulation avec leur pensée. Cela a été possible grâce à la conception d’un pont digital entre le cerveau et la moelle épinière ou « Brain-Spine Interface ». Un pont digital qui court-circuite la lésion médullaire et qui a déjà permis à un patient hollandais de remarcher.
L’entreprise va lancer une nouvelle étude clinique pour laquelle il a obtenu l’autorisation de la Suisse en mars 2024, et ce, pour implanter trois nouveaux patients au printemps, avec le système ONWARD Medical et l’implant WIMAGINE dans la tête. Ces principes de la stimulation peuvent s’appliquer à d’autres pathologies, comme la maladie de Parkinson et aussi dans l’AVC, pour rétablir le mouvement d’un bras paralysé par exemple.
Christine Colmont
Un implant Made in France, non invasif
Innovation du CEA-Clinatec, WIMAGINE a reçu un CES 2024 Innovation Awards, dans la catégorie « Accessibility & Aging tech ». C’est en mai 2023, pour la première fois, qu’une personne paraplégique a remarché en pilotant ses jambes par la pensée.
La plateforme BSI du CEA utilise son implant WIMAGINE, (Brain-Spine Interface, ou interface cerveau-moelle épinière), des algorithmes de décodage en ligne et des logiciels développés par le CEA, ainsi qu’un système de stimulation de la moelle épinière développé par l’EPFL et le CHUV. C’est une interface cerveau-machine couplée à une technologie de stimulation de la moelle épinière pour permettre aux patients de contrôler de manière naturelle le mouvement de leurs jambes en décodant leur activité électrique cérébrale et en stimulant la moelle épinière. Les signaux électriques appelés ÉlectroCorticoGrammes (ECoG) sont enregistrés et décodés en temps réel pour fournir des signaux de commande au système de stimulation électrique de la moelle épinière, qui mobilisera à son tour les fonctions musculaires.
BSI est contrôlée par la personne qui imagine simplement les mouvements voulus. Les EcoGs produits par l’imagination intentionnelle des mouvements du sujet sont enregistrés par l’implant WIMAGINE mis en place par chirurgie à la surface du cortex moteur. Les EcoGs sont décodés en temps réel afin de contrôler un stimulateur de la moelle épinière. Cette application offre la possibilité aux personnes paraplégiques de retrouver un contrôle naturel du mouvement de leurs jambes et ainsi d’améliorer considérablement leur qualité de vie. Elle pourrait être utilisée dans le futur par des patients présentant des troubles de la communication ou encore les victimes d’un AVC.
