Et demain … ? Petite revue de presse des avancées technologiques

Et demain … ?
Petite revue de presse des avancées technologiques
Résumé : Pour ce numéro de janvier 2014, nous vous proposons quelques informations sur les
innovations dans le domaine médical. Alors que le premier cœur artificiel inventé par la société
française Carmat vient d’être implanté sur un patient, nous verrons que les axes de recherche dans le
domaine médical sont nombreux et que les applications commencent à arriver à maturité. Que ce soit
l’œil bionique ou la main artificielle, les connaissances en électronique sont largement utilisées pour
améliorer la santé de l’homme. Ces projets multidisciplinairesouvrent une ère nouvelle en
recherche,où ingénieurs en électronique, biologistes et médecins travaillent conjointement pour
remplacercellules et nerfs endommagés. Enfin, les implants permettent de combler le chaînon
manquant à l'exécution de fonctions essentielles comme la vue ou le toucher.
1.
Création d'un œil bionique par la société
Second Sight(bulletins-electroniques.com, 7juin
2013)
1,5 million de personnes à travers le monde sont
touchées
par
de
la
maladie
héréditaire retinitispigmentosa (rétinite pigmentaire),
qui provoque une dégénérescence progressive des
cellules de la rétine (ou photorécepteurs). Les
photorécepteurs sont regroupés en six types, suivant
leurs capacité à discerner les contrastes lumineux entre
le clair et l'obscur, le rouge et le vert, et le bleu et le
jaune. Grâce à l'Argus II, l’œil bionique crée par la
société Second Sight, start-up californienne fondée en
1998,les
personnes
atteintes
de retinitispigmentosa pourront, dans certains cas, de
nouveau distinguer des formes et certains contrastes
lumineux.
L'Argus II est un implant oculaire, accessoirisé de
lunettes qui possèdent une mini caméra. La caméra
enregistre électroniquement des images en noir et blanc
avec une résolution de 60 pixels. Les données sont
transmises à un récepteur radio localisé dans l'Argus
II,associé à une grille de microélectrodes implantées
dans la rétine. Les microélectrodes, au nombre de
soixante, envoient des signaux électriques au nerf
optique qui, une fois excité, transmet le message au
cerveau. Ce dernier peut ensuite interpréter le message
(signal nerveux) comme une image et la personne
aveugle peut voir.Les 60 microélectrodes ne peuvent
reproduire, pour l'instant, que les contrastes entre zones
claires et zones sombres et la faible résolution des
images transmises au cerveau s'apparente à une vue de
20/1260, contre 20/20 pour une personne voyant
parfaitement.
Bien sûr, l'Argus II nécessite que le nerf optique de la
personne aveugle fonctionne encore pour transmettre
les messages au cerveau. Le fonctionnement de l'œil
bionique permet pour l'instant de remédier uniquement
à la rétinite pigmentaire, et non à d'autres maladies de
l’œil comme la DMLA (Dégénérescence Maculaire
Liée à l'Age) ou les maladies du nerf optique tellesque
le glaucome.A ce jour, une trentaine de personnes ont
bénéficié de la pose de cet implant lors de tests
cliniques aux Etats-Unis et en Europe.
Le professeur Wentai Liu, aujourd'hui à UCLA,
pionnier de la recherche en implant, a spécifiquement
travaillé sur la création du circuit de microélectrodes
destiné à envoyer des messages électriques au nerf
optique pour simuler l'action des cellules rétiniennes.
Dans les prochaines années, la grille devrait compter
256 puis 1026 microélectrodes capables de coder les
contrastes entre noir et blanc, mais également entre
couleurs. Ceci permettra d'améliorer la qualité des
images perçues par un patient, aussi bien en résolution
qu'en couleur. Le professeur Liu envisage,
parallèlement, d'implanter la caméra dans l'œil pour
éviter l'utilisation de lunettes.
Ainsi, dans les années à venir, les chercheurs espèrent
pouvoir élargir l'utilisation de la plaquette d'électrodes
à d'autres handicaps, comme les paralysies des
membres ou les paralysiesfacialesainsi que pour
combattre les crises d'épilepsie. Par ailleurs, d'autres
équipes à travers le monde travaillent aussi sur le
développement d'implants bioniques rétiniens.
2.
Une main artificielle avec des sensations
réelles (TechnologyReview, 5, déc 2013)
Lors des guerres en Irak et en Afghanistan, au moins
1715
soldats
ont
souffert
d’amputations.
Malheureusement, malgré les remarquables avancées
technologiques de ces dernières années dans le
domaine des prothèses, les chercheurs n’ont jamais
réussi à recréer la véritable sensation du toucher chez la
personne amputée.
Toutefois, les travaux des chercheurs du Cleveland
VeteransAffairsMedical Center et de la Case Western
Reserve Universityvont peut-être permettre une percée
dans ce domaine. En effet, ces groupesont développé
une nouvelle interface reproduisant la sensation du
toucher sur 20 points d’une main artificielle. Cette
prouesse est obtenue en stimulant directement les nerfs
périphériques du bras du patient à l’aide d’un dispositif
électronique de sept millimètres de long.
Pour cela, trois faisceaux de nerfs du bras (radian,
médian, etcubital) sont reliés à undispositif
électronique. Celui-ci comporte 20électrodescapables
de délivrer un signal électrique aux axones des nerfs à
partir de l’extérieur de la gaine de cellules qui entoure
la fibre nerveuse. Cette approche diffère d’autres
technologies qui traversent la gaine pour toucher
directement les axones :si cette dernière technique offre
ainsi une meilleure résolution, elle risque en revanche
de dégrader le nerf à plus long terme.
Une fois le dispositif installé, le patient peut détecter
des sensations sur plusieurs doigts et sur les faces avant
et arrière de la main absente.Lorsque l’implant est en
place, le signal électrique peut être réglé pour produire
différentes sensations. Le patient peut décrire ainsi la
sensation du toucher d’une balle, du coton, des
cheveux, etc. Ces descriptions sont beaucoup plus
proches d’un effet naturel que celles obtenues avec les
technologies précédentes.
D’autres sociétés ou groupes de recherche travaillent à
l’amélioration des capteurs de force pour permettre de
générer des signaux plus nuancés.
Les travaux du Case Western en sont encore à la phase
de faisabilité et un équipement pourrait-être
commercialisé d’ici 5 à 10 ans.
3.
Un mini laboratoire biomédical sous la
peau d’un patient (EPFL actualités, 20, mars 2013)
Le corps est une véritable usine chimique. Parmiles
milliers de substances qu’il produit et charrie à travers
la circulation sanguine, certaines servent d’indicateur
de l’état de santé. Des chercheurs de l’EPFL ont mis
au point un minuscule implant capable d’analyser la
concentration de différents composés. Logé sous la
peau, le dispositif détecte simultanément jusqu’à cinq
protéines ou acides organiques. Il transmet en direct
les résultats sur l’ordinateur du médecin.
Mis au point par l’équipe de Giovanni de Micheli et
Sandro Carrara, le dispositif est un véritable concentré
de technologie. En effet, sur un implant de quelques
millimètres cube, les chercheurs sont parvenus à
intégrer cinq capteurs, un transmetteur radio ainsi
qu’un système d’alimentation. A même l’épiderme, un
patch muni de batteries transmet le dixième de watt
nécessaire au fonctionnement de l’implant, à travers la
peau du patient - nul besoin d’opérer le patient pour
changer une batterie.
Les informations transitent par toute une série
d’étapes, du corps du patient à l’ordinateur du
médecin. L’implant émet des ondes radio sur une
fréquence inoffensive, explique Giovanni de Micheli.
Le patch récolte ces données, et les transmet par
Bluetooth à un téléphone portable, qui les fait parvenir
au médecin via le réseau de téléphonie mobile.
Autre défi de taille de ce dispositif, la partie
électronique. «Ce n’était pas évident de faire
fonctionner un tel système avec seulement un dixième
de watts de puissance.» Les chercheurs ont également
transpiré sur la minuscule bobine permettant de
recevoir l’énergie électrique du patch.
Ce système pourrait s’avérer extrêmement intéressant
dans le cadre des chimiothérapies. Pour évaluer la
tolérance des patients au traitement, les oncologues
procèdent notamment à de fréquentes analyses
sanguines. Pour Sandro Carrara, ce système est un pas
supplémentaire vers une médecine plus personnalisée.
«Il permettra un suivi en direct et en continu, basé sur
la tolérance propre au patient, et non uniquement sur
des tabelles d’âge et de poids ou des analyses
hebdomadaires.»
Dans le domaine des maladies chroniques également,
les implants pourraient permettre de donner l’alarme
avant même les premiers symptômes et d’anticiper la
prise de médicaments. «De manière générale, notre
système a un potentiel considérable dans de très
nombreux cas, où il faut contrôler l’évolution d’une
pathologie ou la tolérance à une thérapie.»
Les chercheurs espèrent voir les premiers transferts de
technologie sur le marché d’ici à 4 ans.