Un nouveau dispositif robotique léger conçu pour aider les enfants atteints d’amyotrophie spinale (SMA) à se tenir debout sans assistance a amélioré significativement la récupération neuromusculaire. Le dispositif a amélioré la mobilité et les fonctions du genou, tout en renforçant et augmentant le volume musculaire des patients, des améliorations qui ont persisté après l’arrêt de l’entraînement.
La SMA est une maladie neuromusculaire héréditaire affectant les nerfs et provoquant une faiblesse musculaire, ce qui altère la mobilité. Elle se présente sous quatre catégories distinctes allant de la forme la plus sévère à la plus bénigne. Pour la SMA de type I, la plus sévère, les personnes n’ont qu’un contrôle limité du mouvement de la tête, tandis que pour le type II, elles peuvent s’asseoir mais ne peuvent marcher seules. Les types III et IV sont plus bénins : les personnes atteintes sont généralement capables de marcher au début de la maladie, puis avec des dispositifs d’aide à la mobilité.
Il n’existe actuellement pas de traitement curatif ciblant spécifiquement la maladie ; les médicaments existants ne font que ralentir sa progression. Des études ont néanmoins montré que la kinésithérapie, notamment l’entraînement isocinétique en résistance (EIR), qui utilise des exercices à vitesse contrôlée pour améliorer la force musculaire, permet d’en atténuer les symptômes.
Des expériences cliniques ont montré que des programmes structurés et ciblés d’EIR réduisaient significativement la faiblesse et l’atrophie musculaire et amélioraient les fonctions motrices. Ces entraînements nécessitent cependant des équipements sophistiqués disponibles uniquement au niveau de centres spécialisés se concentrant principalement sur la réadaptation des athlètes. Ces dispositifs sont donc pour la plupart trop encombrants et difficiles à utiliser pour les enfants atteints de SMA.
Une nouvelle étude codirigée par la School of Mechanical Engineering and Automation de l’Université Beihang, en Chine, propose un dispositif robotique portable ultra-léger qui serait plus adapté à l’EIR des enfants souffrant de SMA. « Nous avons émis l’hypothèse qu’une utilisation régulière et appropriée du robot favoriserait un développement musculaire durable et améliorerait la coordination motrice chez les personnes atteintes de SMA II, même après l’arrêt de l’entraînement avec le robot », écrivent les chercheurs dans l’étude parue le 20 mai dans la revue Nature.
Les systèmes robotiques portables destinés aux membres inférieurs existent depuis plusieurs années pour la rééducation neuromusculaire, mais aucun n’est à ce jour proposé spécifiquement pour l’entraînement EIR des enfants atteints de SMA. Les dispositifs existants sont principalement conçus pour les adultes pour assister la marche en réduisant la sollicitation des muscles des membres inférieurs.
« La plupart des robots d’assistance aux membres inférieurs sont conçus pour assister activement la marche sans prendre en compte les adaptations neuromusculaires à long terme », écrivent les chercheurs de la nouvelle étude.
Résumé graphique de l’étude. © Yanggang Feng
Des gains moteurs persistants malgré l’arrêt de l’assistance robotique
Le nouveau dispositif proposé est un robot de genou portable léger (0,96 kg) et sans fil adapté aux enfants et aux adolescents souffrant de SMA de type II. Il dispose d’un contrôle de résistance variable et d’un capteur intégré permettant de stimuler une contraction concentrique isocinétique du quadriceps pendant le mouvement du genou. Afin d’améliorer l’engagement et le confort des utilisateurs, une application mobile a également été développée pour le suivi des séances d’entraînement.
Pour tester le dispositif, les chercheurs ont recruté six enfants âgés de 6 à 10 ans atteints de SMA II et qui étaient incapables de se lever d’une position assise sans assistance avant le début de l’étude. Les enfants ont suivi au total six semaines d’entraînement avec le robot de genou à raison de cinq séances par semaine.
Les résultats suggèrent une amélioration de la mobilité au bout de six semaines d’entraînement : les enfants ont réussi à se lever seuls sans assistance robotique. La fonction de leurs genoux s’est également améliorée tandis que le volume de leur quadriceps a augmenté de 19 % en moyenne.
Suite à ces constats, les enfants ont poursuivi leur entraînement avec le robot pendant six semaines supplémentaires à raison de trois séances par semaine, puis ont repris les séances standards de kinésithérapie pendant 30 jours.
Les enfants ont conservé leurs améliorations fonctionnelles même après l’arrêt de l’entraînement avec le système robotique. « Ces résultats suggèrent que même une exposition temporaire à un entraînement isocinétique de résistance grâce à la robotique portable peut faciliter une récupération neuromusculaire durable », indiquent les chercheurs.
Davantage de travaux, notamment des essais impliquant un plus grand nombre de participants, seront toutefois nécessaires pour évaluer avec précision l’efficacité du dispositif. Cela constituera un défi car le nombre de participants est limité dans la mesure où la SMA est une maladie relativement rare au pronostic souvent défavorable. Néanmoins, des modifications supplémentaires ciblant différents muscles pourraient améliorer le potentiel du dispositif pour la prise en charge d’autres maladies neuromusculaires.
Vidéo de présentation du dispositif :
