L’exosquelette Ekso fait remarcher une femme après un grave accident

Quatre ans après s’être fait renversée par une voiture, et la laissant paraplégique à l’âge de 16 ans, Amy Paradis vient de renaître une seconde fois. Ses mèdecins étaient formels, Amy ne pourrait plus remarcher de sa vie. Grâce à l’exosquelette bionique Ekso, Amy recommence à faire usage de ses jambes et reprend goût à la vie.

Amy Paradis se souviendra toute sa vie de ce lundi matin. La première chose qu’elle a fait ce jour-là, raconte le National Post, est de se tenir debout. Puis, sa lèvre a commencé à trembler et elle s’est mise à pleurer. Rapidement, ce fut le tour de sa mère, son entraîneur ainsi que toutes les personnes présentes dans sa chambre. La voir, ou la revoir se tenir sur ses deux jambes relevait tout simplement de l’impossible jusqu’à ce jour. Puis, Amy Paradis a avancé d’un pas, puis d’un autre… puis elle en a effectué 336 dans les heures qui ont suivi, jusqu’à épuisement physique et mental.

Amy Paradis doit tout à son appareil bionique. Une tenue qui pourrait sortir tout droit d’un film de science-fiction. Sauf que de nos jours, les exosquelettes ont progressé et commencent à être commercialisés. Celui-ci a été imaginé par le laboratoire de robotique de l’Université de Berkley en Californie. Pour l’instant, il existe soixante-quinze exemplaires de ce modèle dans le monde.

Amy Paradis ne devait jamais remarcher. Oui, mais cela était encore vrai à une époque où la rupture technologique était une notion encore floue voire inexistante. C’était sans compter également sur ce laboratoire de recherche, financé par le ministère de la Défense des Etats-Unis pour développer une tenue de combat révolutionnaire qui permettrait aux militaires de se soulager de quelques centaines de kilos de matériel sur de longues distances. C’est ce même laboratoire qui a, par la suite, adapté son exosquellete pour le monde civil, afin de mettre définitivement au placard le bon vieux fauteil roulant si encombrant et peu pratique.

Ekso Bionics fêtera l’an prochain ses dix ans d’existence. Fondée en 2005 par Dr. Homayoon Kazerooni, Russ Angold et Nathan Harding sous le nom de Berkeley Bionics, cette entreprise spécialisée dans la robotique médicale commercialise l’exosquelette Ekso™ depuis février 2012.

L’Ekso™ est un exosquelette d’une vingtaine de kilos que le porteur attache à l’aide de sangles au niveau du dos et des jambes. Des batteries au lithium alimentent les différents capteurs, le processeur embarqué et les petits moteurs situés au niveau des hanches et aux genous. D’une autonomie de trois heures, l’Ekso™ s’active dès que son utilisateur se penche vers l’avant. Pour cela, l’exosquelette Ekso™ utilise une interface homme-machine qui analyse les gestes de la personne pour comprendre ses intentions et agir à la place des fonctions neuromusculaires de la personne.

L’Ekso™ est une technologie qui reste encore un peu cher puisque l’exosquelette est vendu aux alentours de 100.000 $ soit un peu plus de 70.000 €. Mais à l’allure à laquelle les coûts des composants baissent, les exosquelettes ne devraient pas tarder à se démocratiser, surtout si des coups de projecteur comme celui-ci ou celui-là sont donnés plus souvent à ces appareils porteurs d’espoir. Et regoûter un jour aux joies de la marche n’a pas de prix…

Un réseau mondial de centres spécialisés

Ekso a constitué un réseau de partenaires constitué d’une cinquantaine de centres médicaux dans le monde. Ces centres disposent d’un personnel habilité à suivre les patients et à les entraîner sur les exosquelettes Ekso™. Une vingtaine de centres est située en Europe, notamment en Espagne, Italie, Angleterre et Allemagne mais la France n’en compte aucun pour le moment.

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Handicap : les exosquelettes font leur entrée dans le quotidien

Grâce à l'exosquelette, les personnes paraplégiques gagnent en autonomie et indépendance. (Crédit photo Flickr / rewalkrobotics)

L'exosquelette Rewalk permet aux personnes paraplégiques de se tenir debout et de marcher à nouveau. Il vient d'être autorisé à la vente aux particuliers aux USA.

Depuis quelques années, la robotique s'installe dans la vie des personnes handicapées. Parmi ces innovations, les exosquelettes (ou squelettes extérieurs), tel que le Rewalk, permettent à certains paraplégiques de quitter leur fauteuil roulant et de marcher à nouveau. Ce dernier vient de recevoir l'autorisation de l'agence du médicament américaine (FDA) pour être vendu aux particuliers. Un dispositif exceptionnel qui entre dans le quotidien.

Créé par Amit Goffer, un ingénieur israélien devenu tétraplégique après un accident en 1997, l'exosquelette Rewalk permet aux personnes paralysées des membres inférieurs après une lésion de la moelle épinière d'en retrouver l'usage. Entièrement électronique, l'exosquelette recouvre les jambes et les cuisses du paraplégique. Il est composé de deux moteurs installés au niveau de l'articulation de la hanche et celle du genou. La batterie et l'ordinateur de bord, relié à des détecteurs de mouvements, sont placés dans un sac à dos. L'utilisateur peut sélectionner les actions qu'il veut faire (se lever de son fauteuil, rester debout, marcher…) grâce à une commande qu'il porte au poignet. A l'aide de ses béquilles, l'utilisateur se penche en avant. Ce déplacement du buste est analysé par l'ordinateur de bord qui ordonne aux moteurs de faire un pas. Le dispositif mime alors le mouvement des jambes. La vitesse de marche, le degré de flexion du genou ou de la hanche sont des paramètres modifiables selon chaque patient. Par ailleurs, ce dispositif peut être installé sur des personnes mesurant entre 1m60 et 1m90 et pesant jusqu'à 100kg.

Autonomie et indépendance

Le «Rewalk personnel», seconde création de la société israélienne Argo Medical Technologie, après le Rewalk à vocation thérapeutique, a été conçu pour répondre aux situations du quotidien. Il permet la marche chez soi, au travail mais aussi à l'extérieur et sur différents terrains. C'est lui qui a reçu l'approbation de la FDA. «Une bonne nouvelle», affirme au Figaro le Dr Jacques Kerdraon, médecin au sein de l'unité de «blessés médullaires» du centre mutualiste de Kerpape, unique centre de rééducation français à utiliser l'exosquelette.

Depuis près de deux ans, le centre breton propose le Rewalk comme alternative aux autres matériels existants, comme les fauteuils verticalisateurs. «Une quinzaine de patients ont pu bénéficier de cet exosquelette de marche», explique-t-il. Mais pour l'instant, les médecins n'ont pas encore assez de recul. C'est pourquoi, le Dr Kerdraon en partenariat avec d'autres centres de rééducation veut lancer une étude afin d'obtenir des résultats scientifiques et objectifs sur l'intérêt de la marche appareillée. «L'accord de la FDA est un argument supplémentaire en faveur de notre projet d'étude», affirme-t-il.

Une estime de soi regonflée

Actuellement, les bénéfices pour la santé apportés par l'utilisation de l'exosquelette sont fondés «sur des témoignages de patients», souligne le médecin. Les utilisateurs rapportent un meilleur transit, une meilleure forme physique. Certaines études mettent en évidence une amélioration du retour veineux et de la fonction cardiaque, un entretien du capital osseux «qui disparait d'environ 40% en deux ans chez les sujets jeunes atteint de paralysie», explique le Dr Jacques Kerdraon. Mais au-delà des bienfaits physiques, la sensation de verticalité et le gain d'autonomie, la possibilité de regarder leurs interlocuteurs dans les yeux procurent aux patients une meilleure estime d'eux-mêmes et un bien-être psychologique.

Le Rewalk autorisé par la FDA ne s'adresse pas à toutes les personnes paralysées. Seuls les patients atteints entre la 7ème vertèbre thoracique (T7) et 5ème vertèbre (L5) lombaire peuvent l'utiliser. En thérapie, le Rewalk peut être appareillé sur des patients ayant une atteinte plus haute de la moelle épinière entre la T4 et T6. Le prix peut également être un frein: un «Rewalk personnel» coûte plus de 50 000 euros.

Par Anne-Laure Lebrun - le 04/07/2014

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WANDERCRAFT : POUVOIR REMARCHER SANS BEQUILLES

Pouvoir remarcher sans béquilles : c'est la mission de cet exosquelette révolutionnaire développé pour les personnes atteintes de maladies neuro-musculaires.

DÉTAILS PROJET

• Catégorie du Prix EDF Pulse#SANTÉ
• Nom du projetWANDERCRAFT
• Nom des inventeursNicolas Simon, Alexandre Boulanger, Matthieu Masselin
• Lieu de l'inventionParis (France)
• Date de lancement2015
• Pour en savoir plushttp://www.wandercraft.eu

lE PROJET

Se lever de son fauteuil roulant et marcher… Aujourd'hui, c'est un rêve pour les personnes atteintes de myopathie. Demain, une réalité grâce aux jambes robotisées mises au point par Wandercraft, une start-up fondée par trois jeunes polytechniciens passionnés de robotique et de mécanique.

La grande innovation de cet appareil (un exosquelette) est d'être mis en mouvement par le buste de la personne. Pas besoin de manette, ni de bouton, le système est intuitif. Surtout, un algorithme sophistiqué permet de s'approcher de la marche naturelle.

Ces jambes auxiliaires sont dotées d'un système assurant l'équilibre latéral. Elles sont aussi articulées pour épouser au plus près la mécanique de la jambe. Ainsi, la personne peut retrouver son autonomie, et vivre normalement.

Wandercraft suscite beaucoup d'intérêt et d'espoir depuis sa naissance. La start-up veut intensifier la R&D et les échanges avec les associations de patients, pour une mise sur le marché en 2015 ?

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L'IMPRIMANTE 3D VA RÉVOLUTIONNER NOS VIES

Des chercheurs sont parvenus à imprimer en 3D des cellules souches embryonnaires et ouvrent ainsi la voie à l’enjeu suprême de la médecine régénérative : la création d’organes humains entiers et fonctionnels. Le rêve fou est aujourd’hui à portée de souris, de laboratoire et d’ordinateur, pour imaginer notre corps réparable à l’infini.

La médecine-fiction est à nos portes. Les imprimantes 3 D, déjà capables de copier des structures à partir d’un modèle en trois dimensions conçu sur ordinateur, peuvent reproduire des tissus vivants ! A un stade expérimental, mais bluffant. Il ne s’agit pas de greffer des ­prothèses éditées sur mesure en plastique biodégradable ou en titane, comme cela a déjà été fait pour se substituer à une main, une mâchoire inférieure ou un morceau de trachée, mais d’imprimer des cellules jusqu’à obtenir tout ou partie d’un tissu de peau, de muscle ou d’os. Et même, dans les décennies à venir, un cœur, un rein, une vessie ou un foie.

BIENTÔT DES ORGANES IMPRIMÉS EN 3D?

On peut raisonnablement envisager les premiers essais cliniques sur l’homme d’ici à dix ans pour des tissus simples tels que la cornée, la peau ou l’os. L’impression de tissus en 3D ressemble à un eldorado pour nombre de chercheurs, dont le pionnier, Anthony Atala, espère pouvoir un jour imprimer un organe en 3D. Les chercheurs du MIT ont aussi aidé la start-up californienne Organovo à réaliser une bio-imprimante 3D afin de créer des tissus vivants pouvant être transplantés. Le parcours n’a pas été simple et les quantités ne sont pas encore phénoménales. Mais la société arrive à copier quelques brins de muscle cardiaque ou de poumon, une des difficultés étant de reproduire la vascularité d’un organe, c’est-à-dire sa circulation sanguine.

Création d’un prototype de rein par bio-imprimante au Wake Forest Institute.Nous ne sommes qu’au début d’une révolution, mais la médecine régénérative apparaît déjà sous de bons auspices : d’ici à une trentaine d’années, elle devrait être capable de reconstituer entièrement un organe dans le corps humain, en faisant par exemple repousser un rein dans le corps d’un patient à partir de ses cellules souches, un peu comme la salamandre restaure les parties perdues de son corps. Et les bio-imprimantes pourraient être si sophistiquées qu’elles reproduiraient à la demande un organe sur mesure, toujours à partir des cellules souches du patient, permettant ainsi de le greffer rapidement sans risque de rejet. Une porte ouverte vers l’homme éternel, car réparable à l’infini.

Comment ça marche ?

L’imprimante 3D dépose des couches successives de matière pour reproduire une structure modélisée sur un ordinateur en 3D. Pour les tissus humains il s’agit de cellules souches capables de se multiplier et de se spécialiser sur n’importe quel tissu. Ces cellules baignent dans un « milieu de culture », une préparation appropriée élaborée par les chercheurs. Une fois le liquide cellulaire fabriqué, on le dépose dans une « cartouche » que l’on place dans l’imprimante.

Le prototype de rein (à gauche) fabriqué par Anthony Atala et les structures en collagène, oreille et doigt, sur lesquelles les cellules souches vont se reproduire.© DR

A l’autre bout du dispositif, on installe l’équivalent d’un papier d’imprimante classique : une fine plaque de collagène constituée de protéines essentielles à la constitution des tissus qui va permettre aux cellules d’évoluer. Reste à lancer l’impression : un rayon laser cible le liquide cellulaire, dont les gouttes se déposent peu à peu sur la plaque de collagène. Quarante-huit heures plus tard, les cellules commencent à se reproduire, créent des connexions, fabriquant ainsi du tissu.

 

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Marcher de nouveau grâce à un exosquelette imprimé en 3D

Paralysée des deux jambes après un accident de ski depuis 1992, Amanda Boxtel a entendu les médecins lui dire qu’elle ne pourrait plus jamais marcher. Mais Ekso Bionics et 3D Systems 3D lui ont imprimé un exosquelette bionique, lui permettant de marcher avec des béquilles.

"Après en avoir rêvé pendant des années, je suis profondément reconnaissante et ravie d’entrer dans l'histoire en marchant fièrement dans le premier Ekso-Suit imprim en 3D, fabriqué spécialement pour moi" déclare la jeune femme en février 2014. Son sourire lorsqu’elle marche à nouveau en dit plus longque les mots.

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Des "bras magiques" redonnent le sourire à une fillette atteinte d’arthrogrypose

L’arthrogrypose se caractérise par des déficiences articulaires plus ou moins sévères. Cette condition empêche Emma, 2 ans, de se servir de ses bras. Mais aujourd’hui, grâce à un exosquelette imprimé en 3D (!), Emma peut désormais jouer ou dessiner. Un nouveau progrès étonnant de la technologie au service de la médecine.

L’arthrogrypose, syndrome inexpliqué, rare et souvent invalidant

L’arthrogrypose est un syndrome de cause inconnue, existant dès la naissance, qui regroupe "différentes maladies ayant en commun des raideurs articulaires, soit isolées soit associées à des anomalies viscérales, nerveuses ou intellectuelles", précise le Dr Taussig sur le site associatif arthrogrypose.fr.

Les enfants touchés (puis les adultes) ont donc des difficultés plus ou moins grandes à se servir de leurs bras et de leurs jambes. Au fur et à mesure, dans les formes les plus compliquées, des déformations et paralysies peuvent compliquer ces raideurs et douleurs.

La rééducation, la chirurgie et les aides technologiques permettent de pallier à certaines difficultés posées par ce syndrome, qui reste cependant sévère et souvent très invalidant.

Les "bras magiques" d’Emma

Emma est donc une petite fille américaine de 2 ans atteinte par une forme sévère de ce syndrome (arthrogrypose multiple congénitale). Elle ne peut pas utiliser correctement ses muscles, donc elle ne peut ni manger toute seule, ni jouer comme les autres petites filles de son âge.

Mais un jour sa mère, Megan Lavelle, assiste à une conférence où est présenté le Wilmington Robotic Exoskeleton (WREX). Il s’agit d’un appareillage créé par le Dr Tariq Rahman et son équipe de la Fondation Nemours. il est constitué d'un gilet dorsal, de pièces en plastique et d’élastiques à fixer sur les bras, ce qui permet de suppléer aux forces déficientes des personnes atteintes de maladies neuromusculaires (mais qui ont une sensibilité conservée). 

Ces pièces sont fabriquées par une imprimante 3D : cette machine suit les instructions informatiques pour projeter sur une surface plane plusieurs couches de plastique (ou de métal), ce qui finit par constituer l’objet initialement programmé. Voici par exemple, accéléré en 10 secondes, l’impression d’un…canard :

 L’utilisation de cette technique va permettre de remplacer les pièces de l’exosquelette (si elles cassent) et surtout de les faire évoluer facilement lorsque l’enfant grandit (il suffit de changer les mesures sur l’ordinateur et la pièce est imprimée à nouveau).

Grâce au WREX dont les pièces en plastique et les élastiques suppléent ses muscles défaillants, Emma peut désormais se servir de ses bras, qu’elle appelle "magiques", pour manger, jouer ou dessiner. Ce qui a (logiquement) "changé sa vie", selon sa maman.

Voici son histoire résumée dans une vidéo (en anglais, mais les images sont suffisamment parlantes pour les non anglophones…) qui a fait en quelques jours le tour du web mondial :

 

Une quinzaine d'enfants ont déjà bénéficié de cet exosquelette

L’exosquelette Wrex est utilisé depuis 3 ans à l’hôpital Nemours/Alfred I. duPont à Wilmington (Delaware, Etats-Unis). Il permet à des enfants atteints de dystrophie neuromusculaire sévère d’utiliser leurs bras pour manger à la cuillère, se coiffer, comme le montre cette autre vidéo, également en anglais :

 Une avancée qui représente un formidable espoir pour ces petits patients si injustement frappés par la malchance, cet appareillage étant peu coûteux. Espérons que ces exosquelettes adaptables quitteront bientôt le Delaware et équiperont de nombreux services de neuro-pédiatrie, même s'ils ne peuvent à eux seuls tout résoudre (il faut notamment que la sensibilité soit conservée et que le déficit moteur ne soit pas trop important). 

Les exosquelettes au service des personnes paralysées ou à mobilité réduite

Les exosquelettes peuvent être beaucoup plus complexes que le WREX et suppléer notamment, pour un coût beaucoup plus élevé, aux déficiences neuromusculaires des membres inférieurs ("jambes robotisées").

Depuis plusieurs années, les militaires ont en efet cherché à augmenter la force des soldats grâce à des exosquelettes métalliques, avec par exemple le développement de "Hulc", qui permet d’accélérer et d’amplifier la manutention militaire, les déplacements en terrains dangereux, etc. :

 Mais la médecine s’est heureusement rapidement emparée de cette technologie et plusieurs modèles médicaux ont déjà vu le jour, au Japon comme aux Etats-Unis (voir nos articles sur les eLegs et sur l’exosquelette HAL). Ces exosquelettes, encore lourds et chers, permettent à quelques personnes immobilisées dans un fauteuil de remarcher.

Comme par exemple Claire Lomas, paralysée des jambes depuis 2007 suite à un accident d’équitation. Elle remarche aujourd’hui, même lentement, grâce à un tel équipement. Elle a même été admise à participer au marathon de Londres en 2012, marathon qu’elle a achevé, radieuse, en 16 jours :

 

Une technologie de pointe pour élaborer des dispositifs médicaux au service de l’humain

La technologie peut certes avoir des aspects effrayants ou déshumanisants. Les robots sont ainsi utilisés pour envoyer des missiles (drones type Predator) ou effectuer des milliards de transactions financières en quelques millisecondes ("trading à haute fréquence"). Nous l’avons vu, les exosquelettes vont contribuer à transformer les soldats (et policiers ?) en "Robocops". Quant aux imprimantes 3D, elles peuvent être utilisées pour fabriquer un… pistolet de n’importe où.

Mais ces objets ultra-technologiques peuvent aussi améliorer la vie des humains, les aider à surmonter des handicaps, à vivre mieux et plus longtemps. Outre les dispositifs déjà largement utilisés (prothèses de hanche, valves cardiaques, implants divers...), les nouveaux robots peuvent améliorer la socialisation d’enfants autistes (comme le robot Kaspar), ou de personnes âgées isolées (le robot Paro, en photo ci-contre). Les futurs exosquelettes, nous venons de le voir, ne serviront pas uniquement à fabriquer des super- soldats. Les imprimantes 3D pourront peut-être permettre un jour d’imprimer de la peau, voire des organes entiers ("bioprinting").

D’où l’intérêt d’investir encore et toujours dans l’innovation, la recherche pour amplifier les formidables progrès de la miniaturisation et de l’électronique. L'équipe du Dr Tariq Rahman travaille par exemple aujourd'hui sur la motorisation de son exosquelette, ce qui permettra d'aider les personnes atteintes plus gravement qu'Emma (motricité spontanée quasi-absente, troubles de la sensibilité).

Et si la médecine se transformait dans les prochaines années grâce à l’explosion du nombre de dispositifs médicaux ultra-performants disponibles ?

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Paralysé, un patient remarche après une incroyable opération

Un patient paralysé a retrouvé l'usage de ses jambes après une transplantation de cellules nerveuses. Il est le premier au monde à avoir été soigné d'une déchirure totale des nerfs.

Le nom de Darek Fidyka restera dans les annales de la médecine. Quatre ans après une agression au couteau qui l'avait privé de l'usage de ses jambes, il peut marcher à nouveau. Ceci, grâce à une transplantation nerveuse unique, réalisée il y a deux ans par des médecins polonais, dirigés par le docteur Pawel Tabakow.

D'après l'article paru dans la revue Cell Transplantation, Darek Fidyka est la première personne au monde à se remettre d'une déchirure totale des nerfs de la colonne vertébrale. "Pour moi, c'est encore plus impressionnant que les premiers pas de l'homme sur la Lune," a commenté, à la BBC, le professeur Geoffrey Raisman de l'University College de Londres (UCL). 

Après de longs mois d'efforts et de rééducation, Darek Fidyka a maintenant retrouvé une vie presque normale. Il marche avec un déambulateur et a même pu reprendre le volant. "Quand ça commence à revenir, vous vous sentez revivre, comme si c'était une nouvelle naissance. C'est une sensation incroyable, difficile à décrire," a-t-il déclaré à la BBC, qui a eu un accès exclusif au patient et aux médecins. 

Des chirurgiens qui ont eu du nez 

Pour réaliser cette avancée, le docteur Tabakow a développé un traitement pendant 12 ans et a opéré Darek Fidyka à deux reprises. Les médecins ont transplanté des cellules nerveuses issues de la muqueuse de sa cavité nasale sur sa colonne vertébrale. Des cellules particulières, dites olfactives gliales engainantes (OEC). 

Leur pouvoir intéresse depuis longtemps les chercheurs. Elles ont la particularité d'encourager la régénération des neurones, au sein du système olfactif, mais aussi du système nerveux central. Transplantée dans la colonne vertébrale du patient, elles ont ainsi poussé les nerfs à se régénérer et ont permis de rétablir la connexion nerveuse. 

Le traitement des médecins polonais se base sur des travaux réalisés à l'UCL par Geoffrey Raisman et son équipe : "L'opération fournit un pont qui permet aux fibres nerveuses sectionnées de grandir au-dessus du vide," a-t-il expliqué repris par Le Point.

 D'autres transplantations à venir 

L'opération de Darek Fidyka a été en partie financée par la Fondation Nicholls des Blessures Vertébrales, créée par le chef cuisinier David Nicholls. Son fils est lui-même paralysé depuis un accident en 2003. D'après The Guardian, il a souhaité avant tout que cette opération en inspire d'autres. "L'information scientifique relative à cette avancée significative sera mise à la disposition d'autres chercheurs dans le monde entier afin que, ensemble, nous puissions nous battre pour enfin trouver un remède à cette situation qui prive les gens de leur vie", a t-il expliqué. 

Cette avancée n'a pourtant pas encore convaincu toute la communauté scientifique : "Seul un véritable essai (clinique) permettra de montrer que c'est bien (ce traitement) qui a refait fonctionner la moelle épinière," a déclaré, au Point, Alain Privat, chercheur de l'Institut national de la santé et de la recherche médicale.

Geoffrey Raisman compte bien confirmer ces résultats et espère voir trois personnes être opérées en Pologne d'ici 3 à 5 ans si les fonds nécessaires peuvent être levés.

En savoir plus: http://www.maxisciences.com/paralysie/paralyse-un-patient-remarche-apres-une-incroyable-operation_art33701.html?

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