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Soutenance Thèse Ronan Le Guillou – 18/12/2023

Par Ronan Le Guillou le lundi 18 décembre 2023 à 14h dans la salle 02.124 au bâtiment 5 du Campus Saint Priest (860 rue St Priest, Montpellier).

« Conception et évaluation d’une neuroprothèse de préhension embarquée pour restaurer des capacités de préhension
du côté parétique en vie quotidienne chez des personnes ayant une hémiplégie suite à un accident vasculaire cérébral »

Membres du jury:

Matija MILOSEVIC, Université de Miami, Rapporteur
Bertrand GLIZE, CHU de Bordeaux, Rapporteur
Thierry KELLER, International Consortium of Rehabilitation Technology, Examinateur
Philippe FRAISSE, Université de Montpellier,  Examinateur
Christine AZEVEDO, INRIA, Directrice de thèse
David GASQ, CHU de Toulouse, Co-directeur de thèse
Frédéric CHANTRAINE, CNRFR, Invité

Résumé:

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) sont la principale cause de handicap moteur acquis chez l’adulte. Malgré les progrès dans la prise en charge, plus de la moitié des survivants d’AVC ne récupèrent pas une motricité fonctionnelle des doigts. La récupération des capacités de préhension est un défi pour les sujets n’ayant pas récupéré une ouverture active de la main après l’AVC, avec un impact fonctionnel majeur. L’objectif de cette thèse était de concevoir et d’évaluer une neuroprothèse pour l’assistance à la préhension (NAP), basée sur de la stimulation électrique fonctionnelle, avec une interface de pilotage spécifiquement adaptée à la population post-AVC, notamment à la présence de cocontractions spastiques. La NAP et ses modalités de contrôle, telles que la commande vocale et le déclenchement par un mouvement préétabli, ont été déployés et étudiés dans le cadre d’une utilisation en autonomie dans la vie quotidienne à domicile.

Lors d’une première phase nous avons développé la NAP dans un contexte clinique à travers 2 protocoles de recherche avec un total de 22 participants ayant des déficits de préhension post-AVC. Nous avons évalué un total de 9 modalités de contrôle ainsi que les performances techniques de la NAP.

Dans une seconde phase, après avoir validé l’amélioration fonctionnelle apportée par la NAP, sa réactivité et sa latence, ainsi qu’affiné les modalités de contrôle proposées, nous avons développé une version portable destinée à une utilisation en autonomie à domicile. Nous avons déployé cette version embarquée (NAPE) dans un protocole de recherche étudiant son utilisation en autonomie à domicile pendant 2 mois chez 6 participants. Nous avons décrit leur utilisation et les difficultés rencontrées avec le dispositif à travers des bilans réguliers, des carnets de bord quotidiens et les données enregistrées par la NAPE , permettant une évaluation croisée, subjective/objective et qualitative/quantitative des informations collectées.

Dans une troisième phase, à partir d’enregistrements EEG et IRMf, nous avons étudié les activations cérébrales lorsque les participants tentaient d’ouvrir la main parétique, déclenchant la stimulation électrique par le biais de la voix ou d’un mouvement, ou lorsqu’ils réalisaient une imagerie motrice kinesthésique de l’ouverture de la main parétique. Ces enregistrements, effectués avant et après les deux mois d’inclusion dans le protocole, ont mis en évidence une réorganisation fonctionnelle corticale induite par l’utilisation régulière de la NAPE et le réapprentissage de schémas moteurs intégrant le membre supérieur parétique, même dans les stades chroniques post-AVC, après des années de non-utilisation acquise.

Ce travail a montré que l’utilisation de neuroprothèses de préhension portables est envisageable pour les personnes atteintes d’hémiparésie chronique post-AVC et qu’il s’agit de dispositifs d’assistance prometteurs pour restaurer les préhensions du côté parétique en vie quotidienne. L’intégration précoce de ces dispositifs dans la phase subaiguë de rééducation post-AVC, qui pourraient ensuite être conservés pour une utilisation à domicile en autonomie si besoin, pourrait limiter la non-utilisation acquise grâce à la facilitation des tâches de préhension bi-manuelles et favoriser la récupération de capacités de préhension. Certains défis subsistent, tels que la disponibilité, le coût et la complexité d’usage pour les sujets présentant des troubles cognitifs. Cependant, la recherche dans divers domaines tels que la miniaturisation, l’interconnectivité et les algorithmes d’apprentissage automatique permettront de proposer de nouvelles solutions pour adapter les neuroprothèses de préhension portables aux patients n’ayant pas récupéré des capacités de préhension fonctionnelles après un AVC.