Les prothèses bioniques sont mises en place après l’étude des systèmes biologiques. Le but étant de développer des systèmes électroniques qui peuvent répondre à des besoins physiques et moteurs après l’amputation d’un membre.
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Chaque année, on dénombre entre 3000 et 8000 nouvelles amputations par an, en France, selon les sources.. (5, 9, 10)
Afin d’améliorer le quotidien de ces personnes victimes de maladies vasculaires ou d’accident, des prothèses ont été inventées. Elles sont évoluées et permettent d’effectuer des mouvements similaires à ceux d’un membre. Elles sont mobiles, motorisées et destinées à restaurer au maximum les fonctions qui étaient assurées par ce membre manquant. Le mot bionique est une contraction de « biologique » et « électrique ». C’est donc une science qui étudie les systèmes biologiques pour les reproduire à une échelle non biologique. (2, 4)
D’après Renaud Ronsse, coordinateur de Louvain Bionics, un laboratoire spécialisé dans la confection de prothèses bioniques, « Les prothèses bioniques se composent d’équipements électroniques capables de traiter de l’information et de moteurs à même d’échanger de l’énergie mécanique avec l’utilisateur et son environnement ». Ces prothèses deviennent de plus en plus perfectionnées et représentent un véritable enjeu pour le futur ainsi qu’une avancée considérable. (3, 4)
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Selon l’endroit de l'amputation, la prothèse sera bien différente. En effet, si l'on est amputé du bras ou de la jambe, les besoins que devra remplir la prothèse seront bien différents. Il y a donc de plus en plus de prothèses qui apparaissent, celles-ci sont spécialisées dans des fonctions différentes, pour des membres différents. (3, 13)
Avec une prothèse du bras et de la main, on cherche à saisir et manipuler. Celle-ci doit donc être assez légère pour pouvoir être soulevée, elle doit aussi être sensible et mobile afin de permettre de réaliser un maximum de mouvement. (3, 12)
En ce qui concerne les prothèses au niveau des jambes, les objectifs sont de propulser et freiner. Il faut donc un maximum de force et de soutien afin d'être capable de soutenir le poids du corps à porter. (3, 4)
En général, plus l’amputation est haute, plus le défi technique à relever sera important. ( 3, 11) D’après Didier Azoulay, responsable du département appareillage orthopédique de l’Institution nationale des Invalides et du Centre d’études et de recherche sur l’appareillage des handicapés, « l’enjeu d’une prothèse n’est pas de faire de la personne amputée un super-héros. C’est un dispositif médical qui va permettre de faire les mouvements les plus fluides possible ». (4)
Les matériaux utilisés pour la réalisation de ces prothèses bioniques sont différents ainsi que les liens avec les neurones. Les parties du corps que nous venons de citer sont spéciales. En effet c’est celles que nous utilisons au quotidien pour bouger, marcher, attraper des objets… (1, 3)
Pour une motricité optimale au niveau de nos membres, nos corps possèdent des articulations, région de contact entre deux pièces dures, assurant la mobilité relative de ces deux pièces ou leur emboîtement en position fixe. (14, 15)
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Les terminaisons nerveuses toujours actives après une amputation permettent donc de mettre en relation les nerfs du moignon et la prothèse. Il existe plusieurs systèmes permettant cette mise en relation qui constituent plusieurs types de prothèse : prothèses myoélectrique, neuronale, hydraulique, électrique. (2,6)
Pour la reproduction de ces mouvements à travers la prothèse, le développement de prothèse bionique, qui permettent de reproduire mécaniquement les mouvements d’un membre, est une avancée majeure. (3, 12)
Ces avancées ont un coût très considérable. En effet, au vu de la complexité de la réalisation de l’objet, le coût d’une prothèse bionique s’élève à plusieurs dizaines de milliers d’euros. Par conséquent, elles ne sont pas accessibles à tous, ce qui peut être considéré comme une certaine forme d’inégalité. Il existe cependant des alternatives, avec des prothèses classiques et d’autres plus sophistiquées dont les coûts restent raisonnables. (4, 7, 8)
Cette avancée scientifique considérable est le fruit d’un fonctionnement très complexe.
Fonctionnement des prothèses bioniques
Le but de la prothèse est de reproduire les mouvements d’un membre, soit par mimétisme (prothèse électronique), soit à l’aide du système nerveux, au niveau des membres amputés par contraction des muscles (prothèse myoélectrique ou hydraulique) ou en étant relié directement aux nerfs (prothèse neuroélectrique) .
- Prothèse électronique :
Cette prothèse est principalement destinée aux membres inférieurs car elle s'adapte mieux à la marche. Contrairement au autres prothèses, elle n’utilise pas les messages nerveux mais une intelligence artificielle qui va analyser la marche du porteur ou un simple système de motorisation, qui va la reproduire et ainsi améliorer la vie du patient. (1, 6)
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Les prothèses suivantes vont utiliser les messages nerveux en provenance du cerveau. En effet, après une amputation, les terminaisons nerveuses sont toujours actives et peuvent être stimulées.
- Prothèse myoélectrique :
Cette prothèse va utiliser des électrodes placées au niveau du moignon pour capter les contraction musculaire et les transformer en impulsions électriques qui vont enclencher le mouvement de la prothèse. Aucune intervention chirurgicale n’est nécessaire pour utiliser ce modèle de prothèse. L'emplacement des électrodes est crucial, il faut chercher le “point moteur”, c'est -à -dire l’endroit où la tension électrique sera plus forte. L’emplacement des électrodes est crucial car il permet le bon fonctionnement de la prothèse, si ces dernières ne sont pas correctement placées cela peut entraîner des dysfonctionnements.
Cette prothèse permet un nombre limité de mouvements ; ouverture, fermeture et rotation de la main. Elle a seulement la fonctionnalité d’une pince. (1, 2, 6)
- Prothèse hydraulique :
Cette prothèse fonctionne sur le même principe que la prothèse myoélectrique mais permet un contrôle individuel des doigts. Elle est composée de coussinets remplis d’un liquide hydraulique, au niveau des articulations, ainsi qu’une pompe. La pompe envoie de la pression dans les coussinets qui ouvrent et ferment les articulations. (1, 2, 6)
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- Prothèse neuroélectrique :
C’est la prothèse la plus évoluée. Elle nécessite une intervention chirurgicale dont le but est de se coupler aux neurones du membre amputé par ré-innervation des nerfs encore actif du bras dans la zone pectorale. Les électrodes captent directement le message nerveux et vont l’envoyer à une puce capable d’analyser des centaines de messages et de les convertir en une vingtaine de mouvements. Une fois converti, le moteur va faire appliquer les mouvements demandés à la prothèse.
Cette prothèse permet donc d’effectuer plusieurs mouvements en même temps? plus rapidement et de manière plus fluide. (1, 2, 6)
Le plus gros du travail arrive lors de la rééducation, c’est un travail long et fatigant mais qui mène à des résultats impressionnant et une plus grande autonomie des personnes amputées.
Nous pouvons donc en conclure que c’est un secteur scientifique en plein essor et qui promet de nombreuses avancées pour le futur.
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