Quatre-vingts athlètes de 24 nationalités réunis dans un stade pour participer à des épreuves sportives: avec le premier Cybathlon, Zurich prendra des airs de ville olympique ce week-end. A un détail près: tous les participants à ces jeux souffrent de handicaps moteurs et vont rentrer dans l’arène équipés de prothèses expérimentales ou encore d’un exosquelette motorisé…

Les équipes réunissant athlètes et ingénieurs ne vont pas s’affronter au saut à la perche ou au 110 mètres haies, mais devront effectuer des tâches de la vie quotidienne telles que monter un escalier, manipuler de petits objets, faire du vélo, etc. «C’est très différent des Jeux paralympiques qui sont basés sur la performance physique, explique Robert Riener, professeur en systèmes sensori-moteurs à l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich et organisateur de l’événement. Nous voulons attirer l’attention sur les progrès effectués dans les technologies d’assistance aux handicapés, mais également faire prendre conscience du chemin qui reste à parcourir.»

En marge de cet événement, «Le Temps» a assisté jeudi à un symposium scientifique sur le sujet. L’occasion pour plusieurs centaines de chercheurs de venir écouter leurs pairs et découvrir les dernières avancées de ce champ d’études.

Prothèses intelligentes à l’horizon

Pour les ingénieurs et les médecins, refaire marcher un amputé relève du casse-tête. Notre démarche est en effet le résultat d’une combinaison d’infimes mouvements et d’ajustements, de contrôles permanents qui nous permettent de nous déplacer sans effort particulier. Si bien que la plupart des prothèses de jambes nécessitent une adaptation difficile et fatiguent rapidement leur porteur. Mais une nouvelle génération de prothèses «intelligentes» laisse entrevoir de sérieux progrès. Truffées de capteurs et de moteurs, elles analysent les mouvements de la personne en temps réel et s’adaptent à sa posture, sa vitesse et même au type de terrain pratiqué (escaliers, chemins accidentés, etc.).

Ce ne sont pas les barrières technologiques qui bloquent l’innovation en matière de prothèses, mais bien la question de leur remboursement par les systèmes de santé.

L’inventeur de ces prothèses intelligentes, le chef du groupe de recherche de biomécatronique du prestigieux MIT, Hugh Herr, était présent pour parler de ses travaux. Il y a notamment présenté la BiOM T3, la première prothèse de cheville motorisée. «Elle fournit de l’énergie à la marche ou à la course, reproduisant la fonction du muscle disparu», a-t-il expliqué. Désireux de lier plus intimement le corps et la machine, il développe en ce moment des implants neuraux servant d’interface entre les deux, afin de rendre les prothèses encore plus adaptables.

Bien que dévoué à la recherche de pointe, Hugh Herr n’en oublie pas pour autant les problèmes quotidiens des patients. Lui-même double amputé depuis un accident d’escalade en 1982, il a notamment alerté sur la délicate question du financement de ces appareils onéreux. «Ce ne sont pas les barrières technologiques qui bloquent l’innovation en matière de prothèses, mais bien la question de leur remboursement par les systèmes de santé.»

Un bras robotisé et léger

Le chiffre peut surprendre: la moitié des personnes amputées d’un bras refusent les prothèses, découragées par les contraintes liées à ces appareillages.

Exemple, les prothèses dites classiques, qui sont attachées à l’épaule opposée, offrent une bonne répartition du poids, mais leur utilisation fatigue vite les patients (la main s’ouvre ou se ferme grâce à des câbles actionnés par la contraction des muscles de l’épaule opposée).

il n’y a pas besoin de haute ou de basse technologie, mais juste de la bonne technologie

Plus perfectionnées, les prothèses myoélectriques fonctionnent grâce à de petits moteurs qui s’activent selon que le patient contracte le biceps ou le triceps du bras amputé. Bien que plus esthétiques, elles sont lourdes, fragiles et très coûteuses.

«Nous avons marié ces deux concepts en traduisant les mouvements de l’épaule en commandes motrices», a expliqué Sasha Godfrey, de l’Institut italien de technologie de Gênes. Baptisé Soft­hand Pro-H, le prototype qu’elle développe avec son équipe ressemble à une prothèse classique. Sauf qu’au lieu d’actionner un câble, les contractions de l’épaule valide sont transmises à un micro-contrôleur situé dans une main robotisée, qui va ainsi se mouvoir selon 19 degrés de liberté.

Pour conclure son exposé, la chercheuse a diffusé une vidéo dans laquelle Clint Olson, jeune amputé de 28 ans et athlète du Cybathlon, déplace des objets avec aisance grâce à la prothèse. «Il a été surpris de la légèreté et de la facilité à maîtriser l’appareil», a précisé Sasha Godfrey.

Cure amincissante pour les exosquelettes

Autre handicap, autre technologie. Le port d’un exosquelette pourrait aider les paralysés à se lever et à marcher. Imaginées dans les années 1960, ces sortes de combinaisons motorisées n’ont jamais décollé. Trop lourdes, trop encombrantes, trop voyantes. Mais de nouveaux matériaux, couplés à des batteries plus performantes, pourraient bien changer la donne.

Développé à l’EPFZ, le Maxx est un exosquelette «léger, souple et confortable», décrit Robert Riener. Loin de ressembler à une armure médiévale ou à un scaphandrier, il s’intègre discrètement dans les vêtements du patient. Cela car la structure repose sur des fibres de carbone, extrêmement légères tout en résistant aux contraintes mécaniques. «Alors que les exosquelettes habituels intègrent 4 à 6 moteurs par jambe, le Maxx n’en a besoin que d’un seul pour toutes les articulations», il est donc bien plus léger, seulement 6,5 kg, rappelle Robert Riener.

Développé à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, le Twiice se veut lui aussi un poids plume, avec 14 kilos. Principalement fait de matériaux composites, il embarque deux moteurs électriques par jambe, un pour le genou, et un pour la hanche. Sa batterie autorise une autonomie de trois heures. Des béquilles sont toutefois nécessaires pour assurer l’équilibre dans les divers modes de marche disponibles (lent, rapide, escaliers, etc.)

Outre ces grands axes de recherche, d’autres innovations ont été présentées lors du symposium. Certaines équipes se consacrent ainsi aux interfaces cerveau-machine et présenteront lors du Cybathlon des casques garnis d’électrodes qui permettent de jouer à des jeux vidéo simplement par la pensée. A terme, ce genre d’appareil pourrait garantir une véritable interaction avec le monde extérieur aux personnes totalement paralysées.

D’autres équipes travaillent à l’amélioration de fauteuils roulants, afin de les rendre «tout-terrain», autrement dit de pouvoir grimper des escaliers ou passer sur des obstacles sans difficulté. Bien que moins high-tech, ces projets sont tout aussi utiles. Pour aider les personnes handicapées, «il n’y a pas besoin de haute ou de basse technologie, mais juste de la bonne technologie», a d’ailleurs lancé Jon Sensinger, professeur d’ingénierie biomédicale à l’Université du Nouveau-Brunswick.