UN JUMEAU NUMÉRIQUE POUR CHAQUE OREILLE IMPLANTÉE

Un implant cochléaire est une prothèse neurale. Les chirurgiens insèrent un réseau d’électrodes dans la cochlée, dans l’oreille interne, et ces électrodes stimulent directement les fibres du nerf auditif par des impulsions électriques, en contournant l’oreille interne défaillante. Un processeur externe traduit les sons en instructions ; chaque électrode gère une bande de fréquences, car les fibres nerveuses situées plus profondément dans la cochlée donnent des sensations graves et les moins profondes des sensations aiguës.

Le résultat varie énormément. Beaucoup d’utilisateurs comprennent bien la parole ; d’autres, notent les auteurs, n’en retirent guère plus qu’une perception des sons et une aide à la lecture labiale. Un facteur connu est la qualité de l’interface électro-neurale : la forme de l’oreille, la position finale des électrodes, la conduction électrique des tissus et le nombre de fibres nerveuses encore saines. La physique est forcément grossière : au plus 22 contacts doivent stimuler jusqu’à environ 30 000 fibres, si bien que chaque électrode excite une foule large de fibres qui se chevauchent.

Aujourd’hui, un audiologiste règle les paramètres de chaque patient — la « carte » — surtout d’après les impressions du patient lui-même, et le cerveau peut mettre des semaines ou des mois à s’adapter à une nouvelle carte.

Une oreille virtuelle, bâtie sur des données objectives

Erin Bratu, de l’université de Rennes, Jack Noble, de l’université Vanderbilt, et leurs collègues du centre médical de l’université Vanderbilt, de l’université Washington à Saint-Louis et de l’université médicale de Caroline du Sud ont construit un jumeau numérique de l’interface de chaque patient, en trois couches :

1. Anatomie. Le scanner clinique ne montre pas l’intérieur de la cochlée ; l’équipe ajuste donc un modèle de forme appris sur des micro-scanners de 16 cochlées de cadavres, environ dix fois plus nets. Les électrodes sont repérées automatiquement sur le scanner post-opératoire, et les fibres nerveuses, invisibles, sont reconstruites sous forme de 75 faisceaux.
2. Électricité. Une carte 3D des tissus — liquide, tissu mou, nerf, os — permet de calculer comment le courant se propage. Les résistances des tissus sont ajustées jusqu’à ce que les tensions simulées collent à celles que l’implant enregistre sur ses électrodes au repos ; du tissu cicatriciel est ajouté quand les mesures l’indiquent.
3. Nerf. Un modèle biophysique des fibres nerveuses, étendu aux faisceaux, prédit la réponse globale du nerf. Le nombre de fibres saines de chaque faisceau est ensuite ajusté jusqu’à reproduire la croissance de la réponse du nerf avec le courant, une courbe que l’implant peut enregistrer lui-même.

L’équipe en tire un score de santé nerveuse unique par patient.

Ce qu’ont prédit les jumeaux

L’étude portait sur 30 porteurs d’implant.

• Des réponses jamais utilisées pour l’entraînement. Les jumeaux ont prédit un second type de mesure nerveuse avec une erreur médiane inférieure à 50 microvolts ; même le pire cas gardait la bonne forme générale.
• La parole. Le score de santé nerveuse était fortement corrélé à la reconnaissance de mots au calme et à celle de phrases dans un brouhaha de plusieurs voix. L’article donne des coefficients de corrélation d’environ 0,75 et 0,78 — même si le résumé et la section des résultats inversent la valeur attribuée à chaque test. Dans tous les cas, le score explique 50 à 60 % des écarts de compréhension entre patients. À la connaissance des auteurs, aucun facteur unique publié n’en explique davantage.
• Le re-réglage. Dans un test préliminaire avec six utilisateurs expérimentés, l’équipe a désactivé la moitié des électrodes de la zone où la santé nerveuse semblait la pire — entre 2 et 6 sur 22. La reconnaissance de mots a gagné 10 points de pourcentage en moyenne ; cinq des six ont fini au-dessus de leur score de départ, aucun n’a nettement reculé, et tous ont choisi de garder la nouvelle carte.

De la preuve de concept à l’essai

Les jumeaux ne peuvent être vérifiés qu’indirectement, car seul un examen après le décès montrerait l’état réel du nerf. Le modèle suppose des fibres parfaitement synchrones, ce qui sous-estime probablement le nombre de fibres saines, et ignore les effets temporels ; il exige un scanner post-opératoire, avec sa dose de rayons X ; et tous les implants venaient d’un seul fabricant. Le test de re-réglage n’avait pas de groupe témoin et un suivi irrégulier.

Ce qui frappe, c’est l’entrée du modèle : rien que des scanners et les enregistrements de l’implant, sans dépendre de ce que décrit le patient. De quoi aider ceux qui peinent à dire ce qu’ils entendent, comme les jeunes enfants. Un essai clinique prospectif contrôlé de re-réglage guidé par la santé nerveuse est en préparation.