Il est capable de couper ses aliments au couteau, de remonter une fermeture eclair, d’utiliser un tournevis et meme de faire ses lacets. Pourtant, en septembre 2022, Daniel un jeune italien age de 32 ans perd sa main gauche. En avril 2023, il a ete le premier au monde a beneficier d’une prothese d’un tout nouveau genre. Sans electrodes ni autre technologie plus invasive, cette prothese de main ne fonctionne qu’avec des aimants implantes sous la peau. Une experimentation menee par l’Institut BioRobotics de Pise en Italie et decrite dans la revue Science Robotics.
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Si Daniel a pu beneficier de cette prothese, c’est parce qu’il disait toujours sentir la presence fantome de sa main et que les muscles residuels de son bras repondaient bien aux mouvements dictes par son cerveau. Six minuscules aimants de l’ordre du millimetre ont ete implantes dans les muscles residuels grace a une procedure mini-invasive en avril 2023, a l’hopital universitaire de Pise en Italie. Durant six semaines, le jeune homme a pu tester et s’habituer a cette nouvelle main.
Daniel, 34 ans, en train de se servir un verre d’eau grace a sa prothese de main magnetique. Photo credit: BioRobotics
Un mouvement naturel et intuitif
Parmi la vingtaine de muscles presents dans l’avant-bras, la grande majorite controle les mouvements de la main. « De nombreuses personnes ayant perdu une main continuent de la sentir comme si elle etait toujours en place. C’est ce qui explique les mouvements des muscles residuels, en reponse aux commandes emises par le cerveau« , explique le Pr Christian Cipriani, directeur de l’Institut BioRobotics a Pise.
Mais identifier ces muscles residuels constitue un veritable defi. Il a fallu comprendre lesquels n’ont pas ete amputes et fonctionnaient toujours dans le membre, grace a une IRM et une electromyographie.
En raison de cicatrices et de fibrose, certains tissus ont necessite une operation afin de les preparer a la greffe des aimants. Pour faciliter la connexion entre ces aimants implantes dans le bras et la prothese de main, un systeme electronique capable de localiser leurs mouvements a ete installe dans la prothese.
La prothese, elle, est composee de fibre de carbone, un materiau a la fois resistant et leger.
Avec cette prothese, lorsque le muscle se contracte, les aimants bougent sous la peau et c’est ce mouvement qui permet de controler le membre en fibre de carbone. De l’autre cote, des capteurs integres a la prothese reconnaissent le champ magnetique produit par les aimants. Grace a ces donnees, la prothese enregistre la contraction des muscles du moignon, comprend les intentions de l’utilisateur et permet a la main artificielle de se mouvoir de facon naturelle et intuitive.
La prothese en fibre de carbone en train de serrer une main. Photo credit: BioRobotics
Pas de cables ni de fils
A l’heure actuelle, les technologies les plus avancees appelees « bras bioniques » fonctionnent grace a des protheses myoelectriques, dont les electrodes captent les mouvements du patient.
L’equipe du Pr Cipriani a Pise, a elle fait le pari d’une technologie plus legere. « L’interface myokenitique presente l’avantage de controler en meme temps plusieurs muscles et de les activer simultanement. Le nombre de mouvements que la prothese peut reconnaitre est considerablement plus important qu’avec une prothese myoelectrique. Cette derniere ne reconnait que quelques signaux a la surface du muscle et ne peut declencher que deux mouvements“, explains Science and Future Martha Gherardini, post-doc dans l’equipe de BioRobotics et premiere autrice de l’etude dans Science Robotics. “ Les autres types de protheses actuelles mesurent l’activite electrique des muscles grace a des capteurs myoelectriques. En comparaison, les aimants ont l’avantage d’etre des elements ‘passifs’ qui ne demandent pas de technologie sans fil ou de cables percutanes [sous la peau]« , poursuit la chercheuse. Moins invasive, cette technique prometteuse devrait permettre de reduire les problemes mecaniques ainsi que les infections sur le membre.
Et le pari semble reussi pour les gestes de la vie de tous les jours. « Je me suis soudainement retrouve avec une seule main. Mais ce systeme me permet de revenir a des sensations et des emotions perdues. C’est comme si je bougeais ma propre main« , a declare le patient selon un communique de presse.
Apres cette premiere experimentation, l’equipe aimerait desormais tester cette nouvelle technologie sur d’autres types d’amputation, afin de voir si les protheses repondent toujours aussi bien.
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