La perte bilatérale des fonctions des bras et des mains après une lésion complète de la moelle épinière cervicale a un impact considérable sur la capacité des personnes à vivre de manière indépendante. Au-delà des drames humains que cela représente, le handicap fait également peser un poids non négligeable sur le système de santé. Grâce au développement d’un dispositif innovant, notre projet pourrait permettre la restauration - a minima partielle - des fonctions du poignet et des doigts au quotidien chez ces patients. Pour cela il est nécessaire de valider et tester l’ensemble du système implanté dans sa version définitive avant la première implantation pérenne chez l’homme (essai clinique planifié fin 2025/début 2026). En développant des stratégies de traitement du signal, de modélisation et d'informatique, il sera aussi possible de permettre le réglage des paramètres de stimulation en temps réel afin d’affiner au maximum les mouvements évoqués. La stimulation du nerf périphérique étant pensée comme une solution générique, l’élaboration de tels algorithmes pourrait ouvrir la voie au développement de nouvelles solutions neuroprosthétiques ciblant un grand nombre d’applications cliniques (réhabilitation des membres supérieurs et inférieurs, dysfonctionnements uro-génitaux etc.). De même, bien que la stimulation du nerf périphérique et la stimulation de la moelle épinière n'aient jamais été testées conjointement, elles semblent complémentaires. En effet, combiner une récupération fonctionnelle immédiate (via la stimulation du nerf périphérique implantée) avec un renforcement durable de la plasticité neuronale (via la stimulation de la moelle épinière) devrait améliorer progressivement les mouvements et restaurer un plus grand nombre de fonctions (comme boire, manger, etc.) chez les personnes tétraplégiques. Enfin, la recherche et l’innovation dans le domaine du dispositif médical implantable étant peu répandues en France, ces expérimentations s’inscrivent dans une volonté de contribuer à la réindustrialisation d’un secteur stratégique de haute technologie, en pleine expansion et peu délocalisable.

Seule la procédure chronique pourra entraîner des nuisances chez les animaux, conséquences directes du protocole d’implantation et dans une moindre mesure du protocole de suivi chronique (sessions de stimulation du nerf périphérique et de la moelle épinière en transcutanée). Suite au protocole d’implantation : douleurs légères et difficultés posturales associées, inconfort transitoire lors de la phase de réveil, pose de pansement et courte période de privation des congénères sur 24 heures pour prévenir le risque infectieux tout en limitant l’inconfort de l’animal. Au cours du suivi chronique : inconfort transitoire (quelques heures) lors de la phase de réveil des animaux suite à la sédation (équilibre précaire, perte d’appétit, activité réduite) et phase de récupération de 24h avec perte de vivacité à prévoir, courbatures musculaires légères et transitoires (maximum une journée) liées à la sollicitation des muscles par la stimulation, rougeurs de la peau suite à la stimulation de la moelle épinière en transcutané (risque limité car stimulation pratiquée et très bien acceptée en routine chez l’homme). Pour chacune des procédures, le protocole anesthésique est conçu pour fournir une anesthésie et une analgésie suffisantes à la réalisation des expérimentations sans induire de stress ni de sensation de douleur chez l’animal.

Nos procédures expérimentales incluent le prélèvement de tissus pour analyses histologiques, ce qui est sont incompatible avec la survie des animaux. L’ensemble des animaux seront euthanasiés à la fin des différentes procédures expérimentales.

A la suite de discussion avec des statisticiens, nous prévoyons ainsi d’allouer 10 animaux à la procédure aiguë (à fort caractère exploratoire) et 8 animaux à la procédure chronique afin d’atteindre le seuil de reproductibilité statistique. Nous avons également réfléchi à l'optimisation des animaux utilisés. En effet,en plus des animaux engagés dans la procédure aiguë, le protocole terminal prévu à la fin de la procédure chronique sera calqué sur les expérimentations courtes afin de répéter les mesures et de collecter un maximum de données, augmentant ainsi la pertinence statistique des résultats. Les sessions de suivi chronique, réalisées une fois par semaine pour un total de 4 sessions par animal, permettront de solliciter régulièrement l’implant (stimulation des nerfs) et fourniront une quantité conséquente de données attestant de la fiabilité du dispositif. Enfin 3 objectifs distincts mais complémentaires seront poursuivis parallèlement sur les mêmes animaux tout au long des expérimentations menées dans le cadre du projet.

Les animaux seront inclus dans les différentes procédures par paires afin de respecter leur sociabilité et limiter leur stress. L’ensemble des procédures seront réalisées sous anesthésie générale, afin de maximiser la qualité des données en limitant une douleur et un stress aux animaux. La chirurgie d’implantation sera réalisée sous la supervision de chirurgiens orthopédiques et neurochirurgiens et sera associée à la gestion de la douleur per-opératoire par des médicaments de type morphiniques, et postopératoire par l'administration d'anti-inflammatoires. De même la mise à mort sera réalisée en fin de procédure alors que les animaux seront anesthésiés. Pendant la phase post-opératoire et la période de suivi chronique, une grille de score sera utilisée pour évaluer l'état clinique des animaux, portant sur des critères d'absence d'infection en lien direct avec le modèle (cicatrice, suture…), sur des points généraux de comportement et des signes d'inconfort ou de douleur. Cette grille aidera à la prise de décision en cas d'atteinte des points limites. Un Intervalle de temps conséquent entre deux inclusions successives est prévu (2 à 4 mois) afin de tirer profit des observations/résultats précédents pour adapter le protocole si nécessaire.

4 pré-requis nous ont conduit à nous tourner vers le modèle porcin : A) Le dispositif – taille et géométrie – étant conçu pour une implantation chez l’homme, la phase de validation pré-clinique ne peut être réalisée que sur gros animal. B) Le transfert de données et d’énergie vers/en provenance de l’implant étant réalisé au moyen d’une communication radiofréquence sans fil en transcutanée, le recours à un animal présentant une peau proche de celle de l’homme (glabre et d’épaisseur comparable) est essentiel. C) L’évaluation du risque biologique, notamment les réactions de l'organisme liées à l’implant requièrent un modèle animal au système immunitaire proche. D) Les nerfs cibles (médian/radial ou sciatique) sont équipés d’électrodes dont le diamètre est défini pour l’humain. Le modèle animal choisi devra avoir des nerfs du même ordre de grandeur. Le modèle porcin remplit l’ensemble de ces critères. De plus, les caractéristiques anatomiques remarquables (diamètre des nerfs, épaisseur de la peau) permettront le test de l’implant dans des conditions proches de celles rencontrées chez l’humain. Pour la procédure courte, les animaux pèseront environ 45kg.Pour la procédure chronique, l'implantation sera réalisée sur des animaux de 25-30 kg. Nous testerons le dispositif sur une période de 31 à 33 jours sans que la croissance de l’animal ne mette en danger les composants de l’implant (e.g. tension excessive sur les câbles menant aux électrodes). De la même manière, lors de la mise en œuvre du protocole terminal à la fin de la procédure chronique, les animaux devraient atteindre un poids proche de celui des animaux utilisés dans la procédure aiguë (45 kg) permettant, le cas échéant, de fusionner les jeux de données et d’augmenter la preuve statistique.