Article issu du site infohightech - Publié le 06/02/2014.

Une prothèse redonne le sens du toucher 
 

Amputé du bras gauche, Dennis Aabo Sørensen a retrouvé le sens du toucher avec une prothèse reliée aux nerfs périphériques. Lors des tests, le patient pouvait saisir des objets d’une manière naturelle et, les yeux bandés, en identifier la consistance.

Neuf ans après son accident, Dennis Aabo Sørensen est devenu la première personne amputée à retrouver le sens du toucher, en temps réel. Il doit cette expérience peu commune à une prothèse expérimentale, équipée d’un système sensoriel artificiel et reliée aux nerfs périphériques du haut de son bras. Grâce à ce dispositif, le patient pouvait à nouveau sentir les objets qu’il manipulait.

Mis au point par l’équipe de Silvestro Micera, au Centre de neuroprothèses de l’EPFL et à la Scuola Superiore Sant’Anna de Pise (SSSA, Italie), le prototype a été testé à l’hôpital Gemelli de Rome lors d’un essai clinique sous la supervision de Paolo Maria Rossini. Ce travail est l’aboutissement du projet européen LifeHand 2, qui réunit universités et hôpitaux italiens, suisses et allemands. Il a fait l’objet d’une publication dans Science Translational Medicine le 5 février.

«J’ai pu ressentir des sensations que je n’avais plus ressenties depuis neuf ans, témoigne Dennis. La réponse sensorielle de la prothèse était vraiment incroyable.» Lors des tests, le patient volontaire de trente-six ans avait les yeux bandés et un casque sur les oreilles. Isolé, il ne pouvait que se fier qu’à son sens du toucher. Grâce à sa prothèse, il pouvait moduler la force avec laquelle il saisissait des objets, ou identifier leur forme et leur consistance. «Lorsque je soulevais un objet, je pouvais sentir s’il était doux ou dur, rond ou carré.»

Traduire le signal électrique en impulsion nerveuse
Silvestro Micera et son groupe de recherche ont équipé leur main artificielle de capteurs qui réagissent à la tension de tendons artificiels. Le système transforme en courant électrique les informations émises lorsque le patient manipule un objet.

En soi, les signaux électriques ne constituent pas une information que le système nerveux peut interpréter. Pour les convertir, les chercheurs ont mis au point une série d’algorithmes. Une fois traduits en un langage analogue aux impulsions nerveuses, les signaux peuvent être transmis aux quatre électrodes greffées sur les nerfs périphériques du bras du patient. Le sens du toucher est rétabli.

«C’est la première fois que nous parvenons à rétablir une perception sensorielle en temps réel avec un membre artificiel », explique Silvestro Micera.

«Nous craignions qu’après neuf ans la sensibilité des nerfs de Dennis ne soit trop réduite», commente Stanisa Raspopovic, premier auteur et chercheur à l’EPFL et à la SSSA. Des inquiétudes finalement balayées avec le succès des tests à Rome.

Relier les électrodes aux nerfs

Développées par le groupe de recherche de Thomas Stieglitz à l’université de Freiburg (Allemagne), des électrodes ultra-minces et précises permettent de transmettre efficacement les signaux électriques au système nerveux. Le chercheur allemand a dirigé de nombreuses recherches préliminaires, afin de s’assurer que les électrodes continueraient de fonctionner une fois greffées au patient, tout particulièrement après la repousse du tissu cicatriciel. Les électrodes étaient conçues pour être implantées de manière transversale dans les nerfs périphériques – une première mondiale.

L’intervention chirurgicale a été réalisée le 26 janvier 2013, à l’hôpital Gemelli de Rome. Dirigés par Paolo Maria Rossini, chirurgiens et neurologues ont implanté les électrodes dans le bras gauche de Dennis, à l’intérieur des nerfs cubital et médian. Dix-neuf jours de tests ont été nécessaires avant que Silvestro Micera et son équipe puissent connecter leur prothèse. Après quoi, les chercheurs et le patient ont pu disposer d’une semaine entière pour tester le dispositif.

Le premier membre artificiel pourvu d’un système de perception sensorielle

Le prototype marque les premiers pas vers la réalisation d’une main bionique complète, capable de restituer non seulement les fonctions de base, mais aussi les sensations. Pour autant, il faudra encore patienter quelques années avant que la technologie ne soit disponible pour les personnes amputées.
A l’avenir, il s’agira de miniaturiser les composants électroniques et de les intégrer à la prothèse. Enfin, les scientifiques comptent affiner leur dispositif sensoriel, afin d’atteindre une meilleure résolution du toucher, et pour que le patient puisse ressentir les mouvements des doigts avec plus de précision.

Conformément à la législation sur les essais cliniques, les électrodes ont été retirées au bout d’un mois. Mais les scientifiques pensent qu’elles pourraient rester implantées et fonctionnelles plusieurs années sans endommager les nerfs périphériques.

L’atout de la force psychologique

La détermination de Dennis était un atout déterminant pour le succès de cette recherche.«J’étais heureux de me porter volontaire, pas seulement pour moi, mais pour aider les autres personnes qui, comme moi, ont subi une amputation», explique-t-il. Il doit désormais faire face à un nouveau défi: après avoir brièvement retrouvé le sens du toucher, sa prothèse lui a été retirée.

Dennis a perdu sa main gauche en manipulant des feux d’artifice lors d’une réunion de famille. Dès son admission aux urgences de l’hôpital, il était amputé du bras gauche. Depuis, il porte une prothèse commerciale qui détecte le mouvement des muscles de son moignon, et lui permet d’ouvrir et de fermer sa prothèse de main.

«Cela fonctionne comme les freins d’une moto», explique-t-il à propos de la prothèse qu’il porte habituellement. Lorsque vous serrez le frein, la main se ferme. Quand vous le relâchez, la main s’ouvre.»

Sans informations sensorielles, Dennis ne peut pas sentir ce dont il se saisit. Il doit constamment surveiller le mouvement de sa prothèse pour éviter d’écraser les objets qu’il manipule. C’est pour cette raison que les prothèses actuelles sont peu précises et intuitives.

Dennis se souvient de ce que lui avait dit le médecin après son amputation. «Il m’a dit: il y a deux façons de regarder ce qui vous arrive. Vous pouvez vous apitoyer sur vous-même, ou faire face et choisir d’être reconnaissant pour ce que vous avez. Je pense que vous allez adopter la seconde option.»

«Il avait raison.»