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Innovation et Santé, la rubrique du service scientifique de la FRM

Prothèses bioniques : retrouver les fonctions perdues

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  • 8 000 à 15 000 patients sont amputés d’un membre supérieur en France, selon l’Association de défense et d’étude des personnes amputées.

  • Aujourd’hui, les patients ayant subi une amputation de la main peuvent bénéficier de prothèses qui leur permettent de retrouver une certaine mobilité.

  • Mais, la communication entre cerveau, nerfs et muscles n’existant plus, le défi des chercheurs porte aussi sur l’amélioration de la sensibilité grâce à la mise au point de prothèses bioniques.

Article réalisé avec Marc Maier, de l’École des neurosciences (unité FR3636), CNRS - Université Paris Descartes.

Rétablir la mobilité et la sensibilité

La main humaine est un « outil » extraordinaire : l’opposition du pouce avec les autres doigts, leur sensibilité et leur mobilité apportent une précision du geste unique.

Pour les personnes amputées  d’un membre supérieur, c’est donc une perte considérable.

Pour remplacer cet « outil », des prothèses de plus en plus performantes ont été mises au point ces dernières années.

La prothèse myoélectrique

Développée depuis une quinzaine d’années, ce type de prothèse fonctionne grâce aux muscles du bras (ceux fonctionnant encore après l’amputation), eux-mêmes commandés par le cerveau. De fines électrodes sont placées sur la peau, au niveau du triceps et du biceps notamment. Elles enregistrent les contractions musculaires et les transforment en impulsions électriques qui commandent la prothèse, par exemple l’ouverture et la fermeture des doigts, ou la rotation du poignet. Pour le patient, un long travail de rééducation est nécessaire pour apprendre à contrôler les mouvements de sa prothèse.

La prothèse sensible

Pour adapter la force du geste, c’est-à-dire serrer plus ou moins l’objet qu’il attrape, un patient équipé d’une prothèse myoélectrique ne peut se fier qu’à sa vision. Dustin Tyler et son équipe  d’ingénierie biomédicale de l’université Case Western Reserve (États- Unis) travaillent à la mise au point d’une prothèse sensible : elle transmet des informations au cerveau via la moelle épinière, qui en retour peut adapter les ordres de mouvements donnés à la prothèse elle-même. Ainsi, il est par exemple possible pour un patient équipé d’équeuter des cerises les yeux fermés sans même les écraser ! Un geste d’une finesse impressionnante. Cette prothèse permet aussi d’éprouver des sensations réalistes comme appuyer son doigt sur la pointe d’un stylo ou toucher une boule de coton.

Améliorer la précision et l’autonomie de ces prothèses

Des prothèses directement commandées par le cerveau

Pour pouvoir équiper les personnes amputées au niveau de l’épaule, ou même les tétraplégiques, des chercheurs tentent de mettre au point des prothèses bioniques. Les mouvements sont commandés par des électrodes directement implantées dans le cerveau. Plusieurs expériences sont en cours, notamment aux États-Unis, en Allemagne et en Suisse.

Des prothèses commandées par smartphone

D’autres équipes développent des petits logiciels pour smartphones afin de commander la prothèse myoélectrique pour certains gestes du quotidien comme ouvrir une porte, se brosser les dents…

Vers des prothèses avec une véritable peau artificielle ?

À l’Université de Stanford (États-Unis), Zhenan Bao et son équipe ont récemment mis au point une peau artificielle qui pourrait recouvrir des prothèses de main. Parsemée de capteurs miniaturisés sensibles à la pression, cette peau adresse un signal électrique au cerveau. Elle n’a, pour l’instant, été testée que sur des neurones in vitro, mais les chercheurs espèrent très prochainement le tester in vivo. De quoi envisager de rendre les prothèses sensibles à la température ou à la rugosité d’un matériau.

Article extrait du magazine " Recherche & Santé 145 "

Date de publication : 24/02/2016

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