L'homme et la machine réunis

Lorsque le corps et la technique fusionnent pour faciliter le quotidien des personnes à mobilité réduite, les chercheurs du laboratoire des systèmes sensori-moteurs de l'ETH Zurich sont à l'œuvre. Sa vision : apprendre aux prothèses à ressentir.

les exosquelettes ou les prothèses qui donnent des capacités surhumaines, ça n’existe que dans les films», pose d’emblée Robert Riener, professeur à l’École polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ). Selon cet expert en robotique, l’image du super héros sillonnant le désert pendant des jours, son lourd équipement collé au corps, relèvera encore longtemps de la science-fiction. D’autant que ses batteries seraient vides au bout d’une demi-heure.

Exemple de prothèses de jambes : Prenons l’exemple d’une prothèse de jambe: lorsque la personne marche, elle ne fait que suivre passivement les mouvements de son corps. «Même les prothèses futuristes utilisées dans le sport de haut niveau sont, en réalité, une technologie très simple et robuste: il s’agit uniquement de ressorts élastiques ultralégers», souligne Robert Riener.

Or cette passivité constitue un handicap pour gravir une pente ou des marches d’escalier, car pour ce mouvement, le genou artificiel doit pouvoir générer une force. "Il existe certes déjà des prothèses actives du genou", explique Riener, "mais elles coûtent jusqu'à 80 000 francs et la technique n'est pas encore assez développée". Elles doivent devenir encore plus fiables et plus faciles à utiliser afin d'exclure autant que possible les chutes et les blessures au quotidien.

Les prothèses de bras, en revanche, utilisent déjà une technologie bien plus avancée. D’une part, parce que les bras et les mains exécutent des mouvements complexes qui nécessitent leur propre force d’impulsion. Et d’autre part, parce que le risque de blessure est plus faible. «Si une main artificielle fait tomber un verre d’eau, ce n’est pas aussi dangereux qu’une chute avec une prothèse de genou peu fiable», précise Robert Riener. C’est pourquoi on trouve déjà des prothèses de bras dotées de plusieurs moteurs qui font bouger les articulations de la main et des doigts. Des électrodes musculaires mesurent la tension des muscles dans le moignon du bras et la traduisent en mouvement au niveau de la prothèse.

On sait déjà comment transmettre à la prothèse des ordres donnés par le cerveau. Ce qui est plus difficile, c’est d’arriver à communiquer les sensations de mouvement de la prothèse au cerveau. Autrement dit: si la personne ne voit pas sa prothèse, elle ne sait pas si sa main artificielle est fermée ou ouverte. C’est là un vrai défi pour Robert Riener et son équipe: «Dans notre laboratoire, nous expérimentons des prothèses et des exosquelettes qui transmettent le signal du mouvement à la peau, voire au corps. Les personnes peuvent ainsi ressentir les mouvements.»

Dans le même registre, les chercheurs travaillent également sur des prothèses digitales high-tech qui peuvent transmettre aux nerfs des sensations telles que la douceur, la rugosité ou la finesse. Pour cela, il faut traduire les impulsions électriques du bout du doigt artificiel de façon à ce qu’elles stimulent correctement les nerfs. Sinon, le simple fait de craquer une allumette devient une tâche herculéenne, car la personne ne peut pas doser avec fiabilité la force des doigts. Robert Riener ne se laisse pas décourager: «Il faudra encore du temps avant qu’une prothèse de main permette de jouer du Bach au piano. Mais nous y travaillons.»