Les prothèses du futur entrent en scène

Bras artificiel, le sens du toucher: premier essai réussi

C’est un acte chirurgical sans précédent qui s’est déroulé le 26 janvier 2013 à l’hôpital Gemelli de Rome. Sur la table d’opération, Dennis Aabo Sørensen, un Danois de 36 ans, ayant perdu la main et une partie du bras gauche neuf ans plus tôt. L’objectif de l’intervention pour le neurologue Paolo Maria Rossini et son équipe: implanter quatre micro-électrodes, pourvus de 64 points de stimulation, à l’intérieur de deux nerfs, dans la partie intacte du bras du patient.

L’étape suivante s’est jouée dix-neuf jours plus tard, en y connectant un prototype de prothèse dotée de capteurs tactiles. A l’heure du test, «les capteurs placés au bout des doigts artificiels ont immédiatement réagi à la tension des tendons métalliques implantés dans la prothèse. Le système a transformé ces informations en courant électrique, puis en langage similaire à des impulsions nerveuses, à l’attention des électrodes greffées dans les nerfs», explique Stanisa Raspopovic, chercheur à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et à la Scuola Superiore Sant’Anna (SSSA)¹ de Pise, et premier auteur d’une publication sur le sujet parue dans le Science Translational Medecine².

Les informations ont ensuite fusé vers le cerveau de Dennis Aabo Sørensen. «La réponse sensorielle de la prothèse était vraiment incroyable, raconte le trentenaire. Lorsque je soulevais un objet, je pouvais sentir s’il était doux ou dur, rond ou carré!» Ce bras artificiel est le fruit du projet européen LifeHand 2, qui a réuni les équipes du Pr Thomas Stieglitz (Université de Freiburg, Allemagne), du Pr Silvestro Micera (EPFL et SSSA), et l’hôpital Gemelli de Rome. Conformément à la législation européenne, au bout d’un mois, prothèse et électrodes ont été retirées du bras du patient. Prochaine étape? Une version 2 de cette main bionique devrait être testée sur plusieurs volontaires en 2015.

Implant rétinien: tout est prêt!

D’origine génétique, la rétinite pigmentaire détruit progressivement les cellules photosensibles de la rétine et conduit irrémédiablement à la cécité. Face à ce sombre pronostic, une start-up américaine, Second Sight, a eu l’idée de seconder ces cellules rétiniennes lésées par le biais d’un implant placé à leurs côtés, tout au fond de l’œil. Le principe: capter à leur place les images, transmises par une caméra fixée sur la branche de lunettes «high-tech», et les leur communiquer par le biais de stimulations électriques. Au tour ensuite des cellules rétiniennes de transmettre les influx reçus au nerf optique, direction le cerveau.

Plusieurs implants rétiniens se sont succédé depuis quelques années. Mais la dernière version conçue par Second Sight s’est vue dotée des autorisations américaines et européennes lui permettant d’être implantée non plus dans un seul cadre de recherche, mais en clinique. Ce que ce nouvel implant rend possible: la perception des formes, des reliefs et la lecture de lettres hautes de plus de 20 cm.

Restait la question du financement. «L’implant coûte quelque 100 000 CHF et n’est pas encore pris en charge par l’assurance-maladie. Mais les démarches sont en cours et avancent bien», indique le Pr Thomas Wolfensberger, responsable de l’unité vitro-rétinienne de l’Hôpital ophtalmique Jules Gonin, à Lausanne. Avant de révéler: «Le don d’une fondation nous a permis d’acheter un premier implant». Celui- ci n’attendrait plus que son destinataire. Sur les 2000 personnes atteintes de rétinite pigmentaire en Suisse, une centaine seulement réunirait les conditions requises pour l’opération. «La cécité doit être quasi-totale, le nerf optique intact, poursuit le spécialiste. De plus, se voir intégrer une telle technologie n’est aujourd’hui pas si évident: en début d’année, une première opération en Suisse était programmée, mais le patient y a renoncé à quelques jours de l’intervention, ne se sentant pas prêt psychologiquement.»

Prothèse de genou intelligente: le prototype qui cherche à séduire l’industrie

En salle d’opération, tout est en place: la prothèse de genou, venue remplacer une articulation ankylosée par l’arthrose, est rutilante, parfaitement fixée, alignée au micromètre près aux os de la jambe. Sauf que parfois, passé le soulagement de souffrances envolées, tout dérape: une gêne revient, et très vite les douleurs deviennent insupportables. La raison? Une mauvaise position de la prothèse au cours de la marche, provoquant son usure prématurée et son descellement. Serait-il possible de détecter ces signes avant-coureurs?

Soutenu par le programme de recherche nano-tera³, une prothèse actuellement en cours de réalisation à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)⁴ apparaît comme l’informatrice parfaite: «notre objectif a été de concevoir une prothèse munie de capteurs capables de renseigner sur les forces exercées lors de ses mouvements, l’alignement de la prothèse passée l’opération, le degré de mobilité ainsi que les prémices d’un descellement. Nous avons concentré cette technologie au niveau de l’insert, la partie charnière du genou artificiel, afin qu’elle puisse s’adapter à n’importe quelle prothèse», explique le Pr Kamiar Aminian, directeur du laboratoire de mesure et d’analyse des mouvements de l’EPFL.

Quant à la transmission des données vers l’extérieur: «La prothèse fonctionne en duo avec une sorte de “genouillère” technologique qui, une fois en place sur le genou, transmet l’énergie au système, lui permet de faire ses mesures, et les récupère pour les transmettre à l’extérieur, vers un ordinateur connecté». Aujourd’hui testé sur un genou artificiel, le prototype est prêt à se plier aux tests de la recherche médicale, première étape avant sa possible production industrielle. «Notre objectif est d’améliorer le confort des patients, mais également, grâce aux données que nous pourrons recueillir, d’optimiser les futures générations de prothèses.»

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1. Sous l’égide du Ministère de la Santé italien et en collaboration avec l’Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico San Raffaele de Pise.

2. Publication parue le 5 février 2014.

3. Voir http://www.nano-tera.ch/projects/81.php

4. A. Arami, et al., «Instrumented Knee Prosthesis for Force and Kinematics Measurements», IEEE Trans. Automation Science and Engineering, Vol. 10, No 3, pp. 615-624 (2013).