[EN] Prothèses : la réalité rejoint la science-fiction

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L’expert : Max Ortiz Catalan. Chercheur à l’École polytechnique Chalmers et à l’hôpital universitaire Sahlgrenska (Suède), le docteur Max Ortiz Catalan est spécialisé dans les techniques d’intégration des prothèses de membres et le traitement de la douleur fantôme dont souffrent de nombreuses personnes amputées. Il a notamment développé le premier bras bionique relié aux os, nerfs et muscles qui a permis aux patients de retrouver une activité sociale et professionnelle quasi normale.

Qu’apporte l’ostéointégration dans le domaine des prothèses ?
Max Ortiz Catalan : L’ostéointégration est un concept développé dans les années 1960 en Suède par le professeur Brånemark. Elle se définit par le contact direct entre le tissu osseux et un biomatériel, en l’occurrence du titane. Car dès les années 1950, des scientifiques avaient constaté que ce métal est très bien toléré par l’organisme humain. Les cellules osseuses peuvent croître avec le titane, et presque l’intégrer. Grâce à cela, il est possible de fabriquer des implants en titane insérés dans un os qui peuvent servir de support de fixation à une prothèse. Cette option est beaucoup plus confortable pour la personne amputée que les traditionnelles prothèses à emboîture qui peuvent être douloureuses et réduire la liberté des mouvements. J’ai eu la chance de travailler avec le professeur Branemark sur cette technologie qui m’a servi de voie d’accès pour intégrer le canal de communication d’une interface neuronale directe. En janvier 2013, nous avons implanté une prothèse de bras droit que le patient contrôle par la pensée. Grâce à elle, cet homme mène aujourd’hui une vie presque normale et il a même pu reprendre son métier de chauffeur de poids lourd.
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Cet homme est le premier à avoir bénéficié d’une prothèse de bras reliée par ostéointégration qu’il peut contrôler par la pensée. Grâce à elle, il a pu reprendre son métier de chauffeur de poids lourds. © Ortiz-Catalan et al., Sci. Trans. Med., 2014
Quels sont les grands défis actuels ?
Mes confrères et moi-même rêvons tous de parvenir à créer des prothèses aussi efficaces qu’un membre humain. Mais si l’on considère le bras, sa sophistication est énorme et très difficile à imiter. Actuellement, notre objectif principal est de restaurer une fonctionnalité offrant une meilleure qualité de vie aux utilisateurs. L’ostéointégration nous a permis de surmonter l’obstacle crucial de la connexion entre le membre artificiel et le corps. La prochaine étape est d’avoir accès à toutes les informations que le cerveau envoie aux nerfs et aux muscles car, pour le moment, nous ne disposons que de quelques canaux de communication. Les interfaces neuronales actuelles permettent de contrôler environ 20 % des capacités d’un membre artificiel. Par exemple, avec notre prothèse, nous contrôlons 3 degrés de liberté alors que la main à elle seule en possède 27. Il nous faut parvenir à créer beaucoup plus de canaux de communication afin de capter et restituer plus de signaux. Le perfectionnement de l’interface neuronale est aussi primordial pour recréer un sens du toucher, chose que nous commençons à faire et qui est l’un des autres grands axes de recherche de notre discipline.
L’ostéointégrationL’ostéointégration a été mise au point le professeur Per-Ingvar Brånemark à Göteborg (Suède) dans les années 1960. Au départ, ce procédé qui consiste à créer une connexion physique entre un os et un implant artificiel a rencontré un grand scepticisme de la part du corps médical. Mais elle est aujourd’hui employée pour les implants dentaires ainsi que l’ancrage de prothèses de membres supérieurs et inférieurs. La personne amputée reçoit un implant en titane, un métal particulièrement bien toléré par les cellules osseuses. Au bout de six mois, une fois l’implant solidement intégré à l’os, il est possible de connecter la prothèse. Cette dernière est dès lors beaucoup plus mobile et moins pénible à porter que les prothèses à emboîture. Comme nous l’a expliqué le docteur Max Ortiz Catalan, l’ostéointégration est une technique d’avant-garde qui ouvre de grandes possibilités pour la création de prothèses contrôlées par la pensée.

Quelles sont aujourd’hui les technologies les plus prometteuses ?
On entend beaucoup parler de la peau artificielle. Cela fonctionne en laboratoire, mais dans le concret c’est autre chose… Car il y a toujours le problème de pouvoir relayer la quantité d’informations en provenance de l’interface externe. L’impression 3D va jouer un rôle important dans les années qui viennent. Cela permettra de réparer ou de faire évoluer une prothèse, mais j’insiste sur le fait qu’il faut avoir une bonne maîtrise de cette technique pour produire quelque chose de fonctionnel et durable.De mon point de vue, la technologie la plus prometteuse pour nos travaux est l’optogénétique. Cette technique d’ingénierie sert à identifier les réseaux neuronaux et à stimuler les cellules grâce à une lumière bleue. Celle-ci va activer une protéine [la channelrhodospine, NDLR] présente dans ces cellules neuronales. Appliquée à une interface neuronale, l’optogénétique permettrait de contrôler un seul nerf commandant une fonction précise. Cela nous aiderait à être très sélectifs afin de pouvoir reproduire avec une plus grande précision les degrés de liberté et les fonctionnalités d’un membre. Les neuroscientifiques voient dans l’optogénétique un énorme potentiel. Mais on touche aux cellules et il faudra du temps avant que l’on puisse appliquer cette technologie aux humains.

Trois patients souffrant de lésions du plexus brachial (les connexions neuronales entre le cerveau et le membre sont rompues) ont accepté de remplacer leur membre inerte par une prothèse bionique contrôlée par la pensée. Cette technique audacieuse, appelée reconstruction bionique, a été réalisée par une équipes de chercheurs de l’université de médecine de Vienne en Autriche. © The Lancet
Des personnes valides choisiront-elles un jour une greffe de membres bioniques pour dépasser leurs limites physiques ?On entend beaucoup parler de ce type d’évolution en ce moment. Mais je peux vous garantir que nous sommes très, très loin du bras bionique de Luke Skywalker! Par exemple, il y a des nerfs qui activent un toucher émotionnel. Tenir la main d’une personne envoie des sensations au cerveau que l’on est vraiment loin d’approcher avec des interfaces neuronales. Un jour peut-être aurons-nous d’excellentes prothèses, suffisamment bonnes pour qu’on puisse vouloir les substituer à un membre valide. Mais je ne crois pas que je verrai cela de mon vivant. Je pense que dans un avenir plus proche, d’ici environ 5 ans, nous aurons des prothèses très performantes pour certaines tâches qui offriront une meilleure qualité de vie aux personnes qui les utiliseront.Sur le même sujet
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