Évaluation de la faisabilité et de l'efficacité d'une interface cerveau-machine chronique pour la rééducation de la parole chez des patients atteints du syndrome d'enfermement (LIS)

Dix-huit millions de personnes dans le monde sont touchées par des troubles de la parole. Le syndrome d'enfermement (locked-in syndrome, LIS) représente la forme la plus extrême de handicap de communication résultant d'une atteinte motrice. En France, l'Association du Locked-In Syndrome (ALIS) recense environ 500 personnes atteintes de LIS, dont la plupart vivent à domicile. La qualité de vie des personnes atteintes de LIS dépend fortement de leur capacité à communiquer, et la synthèse vocale est le mode de restauration de la communication le plus souhaité par les personnes atteintes de LIS.

Plusieurs enquêtes ont montré que l'amélioration des capacités de communication chez ces personnes entraîne une amélioration significative de leur qualité de vie ainsi que de celle de leurs aidants. La parole naturelle permet de produire en moyenne 150 mots par minute. Les méthodes de communication non invasives, qu'elles reposent sur une fonction motrice résiduelle (code de clignement des yeux) ou sur des interfaces cerveau-machine ou cerveau-ordinateur (Brain-Computer Interface, BCI) utilisant des signaux électroencéphalographiques (EEG) de surface, impliquent une charge cognitive élevée et présentent une faible efficacité (ne permettant d'épeler que quelques lettres par minute).

Les BCI invasives pour la rééducation de la parole visent à surmonter les limites des dispositifs non invasifs (surcharge cognitive et débit de parole lent). L'intention d'agir (l'acte de parler) est prédite par un algorithme fondé sur le décodage direct de l'activité neuronale du cortex sensorimoteur (la zone où sont représentés les muscles articulatoires). À ce jour, les études testant des BCI de rééducation de la parole chez l'humain restent rares. Une BCI invasive électrocorticographique (ECoG) sous-durale a permis le décodage de la parole (mots et phrases issus d'un répertoire limité) pour un usage chronique (2 ans).

Le contrôle en temps réel d'un curseur à l'écran, permettant d'épeler jusqu'à 90 lettres par minute (équivalent à l'envoi de textos), a également été obtenu à l'aide d'une BCI invasive intracorticale (Utah Array). Très récemment, jusqu'à 60 mots par minute ont été produits à l'aide d'une BCI invasive intracorticale (Utah Array) implantée dans le cortex prémoteur ventral, bien qu'avec un connecteur potentiellement contaminé par une rétroaction audio acoustique. En outre, ces dispositifs reposent encore sur des connecteurs transcutanés, qui peuvent constituer des sources d'infection et empêcher une utilisation courante au quotidien.

En résumé, il n'existe actuellement aucune « BCI de la parole » invasive, entièrement implantable et sans fil, avec synthèse vocale en temps réel, adaptée à un usage à domicile de longue durée. La présente étude utilisera une BCI invasive intracrânienne extradurale associée à un synthétiseur vocal, dans le but de développer un outil de communication adapté à un usage quotidien. Plus précisément, le protocole SpeechBCI proposera deux approches BCI complémentaires chez le même sujet : une BCI de la parole (objectif principal, dispositif BCI_PAROLE) et une BCI de curseur (objectif secondaire). Les deux BCI utiliseront le système intracrânien épidural WIMAGINE, permettant l'acquisition de signaux ECoG avec un risque très limité d'infection et de lésion cérébrale, et fournissant des signaux plus stables dans le temps que les dispositifs ECoG intracorticaux ou sous-duraux qui conservent des connecteurs transcutanés. Ces systèmes permettront un usage de longue durée et écologique, l'implant WIMAGINE étant sans fil et offrant une excellente stabilité du signal à long terme. L'implant WIMAGINE a déjà été testé avec succès pour le contrôle d'un exosquelette chez un sujet tétraplégique (opérationnel depuis plus de 6 ans) et, très récemment, pour le contrôle de la marche en conditions réelles via un stimulateur médullaire chez une personne paraplégique.