Chaire Defitech EPFL / SUVA
Les troubles neuropsychiatriques sont une des principales causes d'invalidité à long terme dans le monde (Global Burden of Disease report 2016, Feigin et al., 2019), avec un impact majeur sur la vie des patients et de leurs familles, ainsi que sur les systèmes de santé et la société en général.
On estime qu’actuellement, en Suisse, les coûts liés aux troubles neuropsychiatriques se situent entre 10 et 15 milliards de francs par an. Les accidents vasculaires cérébraux (AVC), la démence ou les lésions cérébrales traumatiques sont des exemples de troubles aux lourdes conséquences. La démence occupe la troisième place parmi les troubles neurologiques ayant le plus d'impact. Pour l’AVC, on parle désormais d’une « épidémie du XXIe siècle ». Chaque année, 16'000 suisses et plus de 12 millions de personnes dans le monde sont touchées par un AVC. Celui-ci est par ailleurs la première cause d’handicap chez l'adulte : seul un patient sur trois n’aura pas de séquelles.
En raison du vieillissement de la population, il est estimé que dans les 25 prochaines années le nombre de patients souffrant de démence ou victimes d'AVC sera multiplié par 1,5 à 2, ce qui mettra encore plus sous pression les systèmes de santé et la société. Il est donc impératif de mener des recherches de pointe pour améliorer la compréhension des mécanismes de récupération après une lésion cérébrale ainsi que ceux de la neurodégénérescence. L’objectif est de pouvoir développer des stratégies de traitement innovantes, efficaces et basées sur les neurotechnologies, dans le but d'être appliquées de manière efficace à domicile par les patients eux-mêmes.
Le pionnier de cette démarche extrêmement prometteuse, le Professeur Friedhelm Hummel, a rejoint l'EPFL en 2016 grâce au soutien de la Fondation Defitech et du Canton du Valais. L’objectif général des travaux de recherche du Prof. Hummel est de développer des stratégies de neuroréhabilitation innovantes et adaptées aux besoins de chaque patient, qui utilisent les neurotechnologies, en particulier les techniques de neuromodulation. Ses travaux portent également sur le développement de neurotechnologies qui peuvent être rendues accessibles à une large proportion de patients.
Liens
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Actualités de la chaire sur le site de l'EPFL
Projets
Projet Strike the Stroke
L’objectif du projet « Strike the Stroke » (STS) est de développer une plateforme, accessible avec une tablette, qui proposera un accompagnement personnalisé (informations, conseils, exercices) aux personnes qui ont subi un AVC et à leurs proches, dans le but de faciliter leur réintégration dans la vie quotidienne et les aider à rester motivés.
Un accident vasculaire cérébral (AVC) peut changer radicalement la vie d’une personne et les conséquences peuvent différer grandement d'un individu à l'autre. Cette diversité rend parfois difficile, pour les patients et leurs proches, de trouver des informations pertinentes pour leur situation spécifique.
Après un AVC, le processus de réhabilitation va bien au-delà du séjour à l’hôpital, et dans la plupart des cas, durera toute la vie. Entrainement, thérapies, prévention secondaire feront partie du quotidien des victimes d’AVC afin de pouvoir mener une vie le plus active et indépendante possible. Il est important de motiver et d’accompagner ces personnes dans leur parcours.
L’objectif du projet « Strike the Stroke » (STS) est de développer une plateforme, accessible avec une tablette, qui proposera un accompagnement personnalisé (informations, conseils, exercices) aux personnes qui ont subi un AVC et à leurs proches, dans le but de faciliter leur réintégration dans la vie quotidienne et les aider à rester motivés.
(Partenaires cliniques : CRR et HVS)
Après un AVC, le processus de réhabilitation va bien au-delà du séjour à l’hôpital, et dans la plupart des cas, durera toute la vie. Entrainement, thérapies, prévention secondaire feront partie du quotidien des victimes d’AVC afin de pouvoir mener une vie le plus active et indépendante possible. Il est important de motiver et d’accompagner ces personnes dans leur parcours.
L’objectif du projet « Strike the Stroke » (STS) est de développer une plateforme, accessible avec une tablette, qui proposera un accompagnement personnalisé (informations, conseils, exercices) aux personnes qui ont subi un AVC et à leurs proches, dans le but de faciliter leur réintégration dans la vie quotidienne et les aider à rester motivés.
(Partenaires cliniques : CRR et HVS)
Projet TiMeS (Towards personalized precision medicine for stroke recovery)
Les technologies modernes de neuroimagerie permettent d'étudier les propriétés et les modifications des réseaux neuronaux de manière non invasive. Ces informations complexes sont utilisées pour mieux comprendre les processus de récupération après un AVC et définir les possibles évolutions cliniques d’un patient, dans le but ultime de personnaliser le plus possible les traitements.
Le cerveau fonctionne comme un grand réseau hyperconnecté. Cette infinité de connections nous permet de stocker l'immense quantité d'informations dont nous avons besoin dans la vie quotidienne et de nous adapter à de nouvelles situations. De même, elles nous permettent d’apprendre, d’oublier et, surtout, de nous remettre de troubles neurologiques, tels qu'un accident vasculaire cérébral (AVC).
Les technologies modernes de neuroimagerie permettent d'étudier les propriétés et les modifications des réseaux neuronaux de manière non invasive. Ces informations complexes sont utilisées pour mieux comprendre les processus de récupération après un AVC et définir les possibles évolutions cliniques d’un patient, dans le but ultime de personnaliser le plus possible les traitements.
Dans le cadre de plusieurs projets (comme le projet TiMeS financé par le PHRT, https://www.sfa-phrt.ch/approved-projects-2017) menés en collaboration avec des centres internationaux (Séoul, Rome et Paris entre autres) et nationaux (Clinique romande de réadaptation, Hôpital du Valais, Hôpitaux universitaires de Genève et Berner Klinik), le laboratoire du Prof. Hummel aborde ces questions en détail.
Les technologies modernes de neuroimagerie permettent d'étudier les propriétés et les modifications des réseaux neuronaux de manière non invasive. Ces informations complexes sont utilisées pour mieux comprendre les processus de récupération après un AVC et définir les possibles évolutions cliniques d’un patient, dans le but ultime de personnaliser le plus possible les traitements.
Dans le cadre de plusieurs projets (comme le projet TiMeS financé par le PHRT, https://www.sfa-phrt.ch/approved-projects-2017) menés en collaboration avec des centres internationaux (Séoul, Rome et Paris entre autres) et nationaux (Clinique romande de réadaptation, Hôpital du Valais, Hôpitaux universitaires de Genève et Berner Klinik), le laboratoire du Prof. Hummel aborde ces questions en détail.
Projets RiSe & MCI-T (Enhancing learning and memory by non-invasive deep brain stimulation)
Dans le cadre de ces projets, l’équipe du Prof. Hummel étudie de nouvelles méthodes non invasives de stimulation électrique capables d’atteindre les structures cérébrales profondes. Le but est de déterminer l’effet de la stimulation sur l'apprentissage et la mémoire chez des sujets sains et des patients souffrant de troubles neurologiques (AVC, lésion cérébrale traumatique ou encore déficience cognitive légère).
Les structures cérébrales profondes, comme les ganglions de la base et l'hippocampe, sont fortement impliquées dans les fonctions cognitives telles que l'apprentissage et la mémoire. Jusqu'à présent, ces structures cérébrales ne peuvent être neuromodulées que par des méthodes invasives introduisant des électrodes dans le cerveau. Dans le cadre de ces projets, l’équipe du Prof. Hummel étudie de nouvelles méthodes non invasives de stimulation électrique capables d’atteindre les structures cérébrales profondes. Le but est de déterminer l’effet de la stimulation sur l'apprentissage et la mémoire chez des sujets sains et des patients souffrant de troubles neurologiques (AVC, lésion cérébrale traumatique ou encore déficience cognitive légère). Les mécanismes sous-jacents sont étudiés à l'aide de techniques de neurosciences, telles que l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la stimulation magnétique transcrânienne (SMT). A terme, l'objectif est d'élargir le spectre des cibles de stimulation efficaces, afin de tester des stratégies d'application personnalisées dans de futurs essais cliniques.
(Partenaires cliniques : CRR, HVS et HUG)
(Partenaires cliniques : CRR, HVS et HUG)
Projet Econs (Enhancing sleep-related consolidation of learning in healthy older and stroke)
Le projet Econs vise, d’une part, à vérifier l'hypothèse selon laquelle la modulation de l'activité cérébrale liée au sommeil chez des sujets âgés en bonne santé et des patients ayant subi un accident vasculaire cérébral (AVC) améliore l’apprentissage moteur et, de l’autre, de comprendre les mécanismes sous-jacents.
Le sommeil est un mécanisme important qui influence l'apprentissage et la mémoire. A travers des techniques de stimulation non invasive qui permettent de moduler l'activité cérébrale liée au sommeil, l’objectif est d’améliorer l'apprentissage et la mémoire. Le projet Econs vise, d’une part, à vérifier l'hypothèse selon laquelle la modulation de l'activité cérébrale liée au sommeil chez des sujets âgés en bonne santé et des patients ayant subi un accident vasculaire cérébral (AVC) améliore l’apprentissage moteur et, de l’autre, de comprendre les mécanismes sous-jacents.
(Partenaire clinique : HUG)
(Partenaire clinique : HUG)
Projet AVANCER (Accident Vasculaire cérébral et Apport des Neurotechnologies individualisées chez le patient sévère Chronique : une Etude clinique prospective visant à Restaurer la mobilité du membre supérieur)
Ce projet fait appel à une interface cerveau-ordinateur qui commande un exosquelette de main et une stimulation électrique fonctionnelle du membre supérieur. En parallèle, la neuroplasticité est renforcée par une stimulation cérébrale non invasive.
Environ 20 % des personnes ayant subi un accident vasculaire cérébral (AVC) présentent une atteinte chronique sévère. A l’heure actuelle, il n'existe pratiquement aucune thérapie efficace pour améliorer la fonction des membres supérieurs, ce qui entraîne un handicap majeur dans les activités de la vie quotidienne. Dans ce contexte, l'application de différentes neurotechnologies, combinée à la personnalisation du traitement en fonction des besoins individuels, ouvre de nouvelles opportunités d'améliorer les fonctions motrices déficientes du membre supérieur. Ce projet fait appel à une interface cerveau-ordinateur qui commande un exosquelette de main et une stimulation électrique fonctionnelle du membre supérieur. En parallèle, la neuroplasticité est renforcée par une stimulation cérébrale non invasive.
(Partenaires cliniques: HUG, CRR et Wyss Center for Bio and Neuroengineering)
(Partenaires cliniques: HUG, CRR et Wyss Center for Bio and Neuroengineering)
Projet Re-Orchestrate-4-Vision
L’objectif de Re-Orchestrate-4-Vision est d’étudier les effets de l'application de la stimulation transcrânienne sur la récupération des déficits du champ visuel après un AVC et, a terme, de développer des nouvelles techniques à intégrer dans les traitements cliniques.
De nombreux patients ayant subi un accident vasculaire cérébral font état de troubles visuels, tels que la perte de la vision dans une zone du champ visuel. Ce déficit post-AVC, appelé hémianopsie, perturbe gravement la vie quotidienne du patient, affectant sa mobilité, la lecture et la conduite. Malgré cela, il n'existe actuellement aucun traitement dont l’efficacité soit largement établie.
L’objectif de Re-Orchestrate-4-Vision est d’étudier les effets de l'application de la stimulation transcrânienne sur la récupération des déficits du champ visuel après un AVC et, a terme, de développer des nouvelles techniques à intégrer dans les traitements cliniques.
(Partenaires cliniques : HUG et CRR ; Soutien additionnel : SNSF et Bertarelli Foundation)
L’objectif de Re-Orchestrate-4-Vision est d’étudier les effets de l'application de la stimulation transcrânienne sur la récupération des déficits du champ visuel après un AVC et, a terme, de développer des nouvelles techniques à intégrer dans les traitements cliniques.
(Partenaires cliniques : HUG et CRR ; Soutien additionnel : SNSF et Bertarelli Foundation)
Projet NIBS-ICog (Novel, individualized Brain Stimulation, network-based approaches to improve Cognition in healthy seniors and patients with MCI)
Le projet NIBS-iCog vise à développer et tester de nouvelles approches de stimulation cérébrale non-invasive individualisées, avec pour objectif d’améliorer la communication inter-régionale dans les réseaux fronto-temporaux-pariétales liés à la mémoire de travail et en général à la cognition.
La déficience cognitive légère décrit une étape intermédiaire allant du fonctionnement cognitif normal à la démence, et identifie un spectre de maladies qui comprend souvent une déficience de la mémoire et de l’orientation. Le concept de mémoire de travail fait référence au stockage temporaire et à la manipulation d'informations utilisés dans la majorité des fonctions quotidiennes. Une mémoire de travail déficiente joue un rôle crucial dans la séparation entre le vieillissement normal et le déclin cognitif associé à la démence, comme la maladie d'Alzheimer.
Aujourd’hui, on suppose que la perte d’efficacité de la mémoire de travail liée au vieillissement ou à un processus pathologique a diverses racines neurobiologiques, parmi lesquelles une communication altérée des réseaux frontales et temporo-pariétales joue un rôle important. Le traitement, l’échange et le stockage des informations reposent sur une connectivité interrégionale qui permet aux populations neuronales de synchroniser leurs activités oscillatoires. Toute perturbation de communication au sein de ce réseau entraînera inévitablement une perte de fonction temporaire ou définitive.
Le projet NIBS-iCog vise à développer et tester de nouvelles approches de stimulation cérébrale non-invasive individualisées, avec pour objectif d’améliorer la communication inter-régionale dans les réseaux fronto-temporaux-pariétales liés à la mémoire de travail et en général à la cognition. Pour ce faire, plusieurs combinaisons de stimulations des zones-cibles sont appliquées sur des sujets âgés en bonne santé pendant qu’ils exécutent des taches de mémorisation à courte durée. Dans la partie finale du projet, l’approche la plus efficace sera appliquée sur une cohorte de patients.
Les méthodes utilisées comprennent l’imagerie par résonance magnétique (IRM), la stimulation transcrânienne en courant alternatif, la stimulation magnétique transcrânienne, et l’électroencéphalographie.
(En collaboration avec l’Université Masaryk de Brno, Rep. Chèque, partenaires cliniques : HUG et CRR ; soutien additionnel : SNSF)
Aujourd’hui, on suppose que la perte d’efficacité de la mémoire de travail liée au vieillissement ou à un processus pathologique a diverses racines neurobiologiques, parmi lesquelles une communication altérée des réseaux frontales et temporo-pariétales joue un rôle important. Le traitement, l’échange et le stockage des informations reposent sur une connectivité interrégionale qui permet aux populations neuronales de synchroniser leurs activités oscillatoires. Toute perturbation de communication au sein de ce réseau entraînera inévitablement une perte de fonction temporaire ou définitive.
Le projet NIBS-iCog vise à développer et tester de nouvelles approches de stimulation cérébrale non-invasive individualisées, avec pour objectif d’améliorer la communication inter-régionale dans les réseaux fronto-temporaux-pariétales liés à la mémoire de travail et en général à la cognition. Pour ce faire, plusieurs combinaisons de stimulations des zones-cibles sont appliquées sur des sujets âgés en bonne santé pendant qu’ils exécutent des taches de mémorisation à courte durée. Dans la partie finale du projet, l’approche la plus efficace sera appliquée sur une cohorte de patients.
Les méthodes utilisées comprennent l’imagerie par résonance magnétique (IRM), la stimulation transcrânienne en courant alternatif, la stimulation magnétique transcrânienne, et l’électroencéphalographie.
(En collaboration avec l’Université Masaryk de Brno, Rep. Chèque, partenaires cliniques : HUG et CRR ; soutien additionnel : SNSF)
Projet TrainStim
Le projet TrainStim poursuit un double objectif : d’un côté, développer des stratégies de neuromodulation qui améliorent l'apprentissage et la cognition ; de l’autre, rendre ces techniques accessibles à distance de manière sûre et fiable, par exemple depuis son propre domicile.
Tout au long de notre vie, nous acquérons de nouvelles compétences, ce qui est indispensable pour pouvoir s'adapter aux changements de la vie quotidienne. Cette adaptabilité, toutefois, diminue avec le vieillissement, qui s'accompagne d'un déclin des capacités motrices et d’apprentissage.
Le projet TrainStim poursuit un double objectif : d’un côté, développer des stratégies de neuromodulation qui améliorent l'apprentissage et la cognition ; de l’autre, rendre ces techniques accessibles à distance de manière sûre et fiable, par exemple depuis son propre domicile.
Le projet TrainStim poursuit un double objectif : d’un côté, développer des stratégies de neuromodulation qui améliorent l'apprentissage et la cognition ; de l’autre, rendre ces techniques accessibles à distance de manière sûre et fiable, par exemple depuis son propre domicile.