« Le Cybathlon est une compétition aux antipodes des fantasmes de cyborg »
L’équipe Smart ArM de l’Institut des systèmes intelligent et de robotique (Isir) participera les 13 et 14 novembre au Cybathlon 2020.
Cette compétition sportive internationale s’adresse aux personnes en situation de handicap qui utilisent une technologie d’assistance comme des prothèses robotiques, exosquelettes ou interfaces cerveau-machines. Le responsable de l’équipe, Nathanaël Jarrassé, chercheur en robotique d’assistance et de rééducation à l’Isir1, nous dévoile les coulisses de cette aventure avant tout humaine.
Pourquoi avez-vous décidé de participer à la deuxième édition du Cybathlon ?
Nathanaël Jarrassé : En découvrant la première édition en 2016, j’ai été séduit par le fait que le Cybathlon est une compétition aux antipodes des fantasmes de cyborg. Les épreuves consistent à réaliser des tâches de la vie quotidienne : se déplacer à vélo, préparer un repas, étendre du linge, changer une ampoule, insérer une carte bleue, etc. Des tâches basiques, qui pour des personnes en situation de handicap, même assistées des dernières innovations technologiques, deviennent un défi athlétique.
Avec des membres de l’équipe AGATHE (Assistance aux Gestes et Applications THErapeutiques) et de l’Isir, nous avons décidé de nous lancer pour la seconde édition. Nous faisons partie des quinze équipes sélectionnées dans le monde. Cette compétition amicale, qui permet de stimuler la recherche académique et industrielle du domaine, est une vitrine pour les innovations et les technologies que nous développons. C’est aussi l’occasion d’attirer l’attention du grand public sur ces handicaps particuliers que sont l’amputation et l’agénésie2 de bras. Des handicaps encore relativement délaissés du point de vue de la recherche et du matériel disponible.
Vous êtes l’une des rares équipes à avoir développé votre propre prothèse pour la compétition. À quoi ressemble-t-elle ?
N. J. : Il s’agit d’une prothèse de bras robotique unique au monde, dédiée aux amputés du bras (au-dessus du coude) ou aux personnes présentant une absence congénitale de l’avant-bras. Elle possède plusieurs articulations : un coude exosquelettique et un rotateur de poignet robotisé que nous avons développés à l’Isir, ainsi qu’une main motorisée fabriquée par l’un des leaders mondiaux du domaine avec qui nous travaillons.
L’emboîture de la prothèse est moulée sur mesure par notre partenaire clinique, l’Institut régional de réadaptation de Nancy. Elle possède un ordinateur embarqué, des batteries et des capteurs qui permettent d’enregistrer les contractions musculaires et les mouvements de l’utilisateur.
Quelles sont les principales innovations technologiques de cette prothèse ?
N. J. : Comme la majorité des prothèses robotiques, elle repose sur un contrôle myoélectrique basé sur la contraction volontaire des muscles résiduels du bras. Ce système permet, un peu à la façon du code Morse, de donner des ordres à la prothèse et de contrôler les articulations. Mais ce type de contrôle est très difficile et demande un long apprentissage.
C’est pourquoi nous avons développé et breveté une technique qui propose un contrôle plus intuitif de la prothèse. Ce mode de contrôle repose sur les compensations motrices du corps qui se manifestent lorsque la mobilité d’une articulation est réduite. Par exemple, si une prothèse de bras fonctionne mal, les utilisateurs ont tendance à se pencher vers l’avant pour compenser le problème. Ces mouvements compensatoires sont de bons indicateurs de la position correcte ou incorrecte de la prothèse.
Grâce à notre innovation, nous les détectons et les mesurons en temps réel. Nous calculons ensuite le mouvement de la prothèse nécessaire pour faire revenir le sujet dans une position plus confortable. Résultat, la prothèse se coordonne naturellement avec les mouvements du corps sans que l’utilisateur n’ait à lui envoyer des instructions spécifiques.
La prothèse peut également aider à reconnaître des formes au toucher, n’est-ce pas ?
N. J. : Pour l’une des épreuves de la compétition où le pilote doit reconnaître des objets uniquement par le toucher, nous avons utilisé une peau artificielle développée par des collègues de l’Isir. Placée sur le dos de la main prothétique, cette peau repose sur un algorithme d’intelligence artificielle. En identifiant le type d'appui sur la peau, l’algorithme permet de donner à l’utilisateur des indications sur la forme et la consistance de l’objet. Pour ce travail, nous nous nous sommes également appuyés sur les recherches menées par un enseignant-chercheur de l'Isir, Fabien Vérité, qui travaille sur le retour sensoriel tactile.
Nathanael Jarrassé et Christophe Huchet préparent ensemble le Cybathlon 2020.
Pour la compétition, le pilote de l’équipe, Christophe Huchet, portera la prothèse que vous avez développée. Que vous apporte cette collaboration ?
N. J. : Nous avons rencontré Christophe Huchet à l’automne 2019. Depuis un an, notre collaboration avec cet ancien champion paralympique de natation né sans bras a permis à notre équipe de gagner en maturité. L'accès à des patients-experts comme Christophe est crucial pour faire avancer la recherche clinique. Or ce n’est pas toujours évident en France.
Pour développer des technologies en santé, nous voyons généralement les patients qui ont besoin du système au début du projet afin d’établir un cahier des charges et à la fin pour valider le prototype. Alors pouvoir travailler plus de six mois sur un prototype avec un utilisateur, comme Christophe, qui la porte trois jours par semaine et nous fait des retours réguliers, c'est fantastique.
Envisagez-vous de commercialiser cette prothèse dans quelques années ?
N. J. : Même si nous avons développé un démonstrateur pour la compétition, nous n’allons pas breveter la prothèse. Le matériel prothétique qui existe sur le marché est déjà performant. Ce sont les possibilités de contrôler les prothèses et de ressentir à travers elles qui sont aujourd’hui insuffisantes. Notre objectif est donc d’inviter des entreprises du domaine à intégrer nos approches et nos algorithmes de contrôle à leur matériel, en leur transférant des licences d'application de nos brevets.
En parallèle de votre travail en ingénierie, vous vous intéressez également aux considérations éthiques liées aux prothèses. En quoi est-ce essentiel pour vous ?
N. J. : J’ai monté, avec des collègues en sciences humaines et sociales, le collectif Corps et prothèse. Nous organisons notamment des séminaires sur la façon dont les personnes en situation de handicap vivent au quotidien avec une prothèse, en s’intéressant, par exemple, à la façon dont elles se réapproprient leur corps, comment elles gèrent la douleur, la dépendance à la technologie ou le regard de l’autre, etc. Ce collectif m'apporte beaucoup. Il me rappelle les besoins, attentes et contraintes réels qui doivent nous guider dans nos recherches.
1 Sorbonne Université, CNRS
2 Absence congénitale
