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Un exosquelette piloté par la pensée, c’est le projet du laboratoire Clinatec. Ce projet, baptisé Emy, repose sur un principe simple : imaginer un mouvement ou l’exécuter provoque la même activité électrique cérébrale au niveau du cortex moteur.

Clinatec a donc conçu un dispositif médical implantable dans la boîte crânienne, dans la partie du cerveau appelée la dure-mère. Ce dernier enregistre les signaux cérébraux émis lorsqu’une personne à l’intention d’effectuer un mouvement, puis les décodent en temps réel et actionnent les moteurs de l’exosquelette en fonction du mouvement souhaité.

« Sans besoin de commande extérieure pour provoquer le mouvement, la personne tétraplégique retrouverait ainsi une grande part d’autonomie, » précise Clinatec en présentant le projet Emy sur son site Internet. Avec ce système, les problèmes de lourdeur et d’autonomie auxquels sont confrontés beaucoup de concepteurs d’exosquelettes se trouveraient ici résolus.

Biocompatibilité des implants

Des années de recherche ont déjà été menées pour tester la biocompatibilité des implants et leur utilisation à long terme. Ils sont aujourd’hui conformes aux normes rigoureuses qui s’appliquent aux dispositifs médicaux implantables. Fin 2015, Clinatec a reçu l’autorisation de la Direction de la Recherche Clinique et de l’Innovation du CHU de Grenoble, et des autorités réglementaires – Agence Nationale de Sécurité du Médicament et des produits de santé, et Comité de Protection des Personnes – de démarrer l’essai clinique. Ce protocole prévoit l’inclusion de 5 sujets tétraplégiques sur une période de 5 ans.

Un projet évalué à 35 M€

Le coût total de ce projet de grande envergure est évalué à 35 millions d’euros, dont 18,5 en partenariats publics et investissements en fonds propres, et 12,2 millions d’euros en mécénat. La phase de réalisation des essais cliniques avec 4 patients et d’amélioration de l’exosquelette qui doit durer 2 ans est par exemple estimée à 3,7 millions. Pour mener à bien l’ensemble de ses projets – et pas seulement l’exosquelette -, Clinatec a d’ailleurs lancé une campagne de dons afin de recueillir 30 millions d’euros. Elle devait s’achever le 30 juin 2016.

« Nous avons des échanges techniques avec des fabricants d’exosquelette de rééducation », explique Serge Grygorowicz, PDG de la société française RB3D qui travaille sur des exosquelettes militaires.

« Nos dispositifs détectent le mouvement et l’amplifient ensuite, je suis convaincu que certains progrès vont être utiles pour des personnes non-valides », ajoute-t-il à propos des applications en santé des travaux menés pour l’armée.

Vous fabriquez des robots et des exosquelettes pour des industriels et pour l’armée. Ils développent la puissance et l’endurance de leurs utilisateurs. Mais, quels sont leurs bénéfices sanitaires ?

Nos robots collaboratifs, et nos exosquelettes permettent de prévenir les troubles musculo-squelettiques, qui dépendent de 3 facteurs : la force, la fréquence et la posture. Ils sont par exemple très indiqués pour les personnes qui étalent le bitume sur les routes. Certaines tâches ne peuvent pas être déléguées à des machines. Ces hommes étalent donc environ 35 tonnes de bitume par jour et ces gestes font 20 kg de tirée et de poussée ! Equipés de nos robots, les ouvriers n’assurent plus que 10% de la force et peuvent ainsi se tenir droit. Nous avons aussi des bras de robot qui servent à tenir des outils de meulage. Ces machines filtrent toutes les vibrations.

Comment avez-vous financé la recherche et développement de ces robots et exosquelettes ?

En 2009, nous avons proposé à la direction générale de l’armement et au CEA un projet de partenariat. Les militaires ont besoin de partir loin, longtemps, en totale autonomie et de transporter des charges lourdes. Nous avons ensuite rapidement trouvé des applications civiles pour nos robots et exosquelettes dans des secteurs variés, tels que le BTP, l’automobile, la métallurgie… Sans le financement de la DGA, tout cela aurait été impossible. Certes, c’est un marché naissant mais la prise en charge de la pénibilité au travail suscite de plus en plus d’intérêt.

Les robots industriels vont-ils avoir des applications dans le domaine de la santé ?

Nous avons des échanges techniques avec des fabricants d’exosquelette de rééducation, et notamment avec l’américain Ekso Bionics. Bien sûr, notre technologie n’est pas directement transférable dans la santé. Et notamment chez les paraplégiques puisque nos dispositifs détectent le mouvement et l’amplifient ensuite.

Cependant, je suis convaincu que certains progrès vont être utiles pour des personnes non-valides. Entre la V3 et la V4 de notre exosquelette pour l’armée, nous avons réussi à diviser par 3 le nombre de watts par kilo de charge.

Les secteurs de la téléphonie mobile et de la voiture électrique contribuent aussi à l’amélioration des batteries. Tout cela devrait faciliter l’autonomie des personnes à mobilité réduite.

Des acteurs français comme Clinatec ou Wandercraft se positionnent sur le marché des exosquelettes. Malgré des avancées spectaculaires pour redonner de la mobilité à des patients handicapés, ces dispositifs souffrent encore de limites techniques, d’un coût très élevé de plusieurs dizaines de milliers d’euros, des interrogations éthiques liées à ces technologies et d’une absence de bénéfice clinique reconnu par le régulateur.

Les exosquelettes ne sont plus de la science-fiction. La production de combinaisons biomécaniques ou motorisés s’accélère. Le 1er brevet d’exosquelette motorisé a été déposé par un américain en 1964, visant à amplifier la force humaine a échoué. Dans le domaine de la santé, il a fallu attendre les années 2000 pour voir éclore des prototypes utilisables dans le cadre de la rééducation neuro-fonctionnelle. Ils ont rapidement bénéficié d’une forte exposition médiatique. En 2014, un paraplégique équipé d’un exosquelette a même donné le coup d’envoi de la coupe du monde de football.

Des entreprises concentrées aux Etats-Unis

Cette vitrine est cependant trompeuse. Tout d’abord, le secteur des exosquelettes autonome n’est pas l’eldorado que l’on croit. Il ne compte que quelques acteurs dans le monde. Si les projets de recherche sont nombreux, les entreprises qui se sont lancées dans cette aventure sont moins d’une dizaine, concentrées essentiellement aux Etats-Unis, au Japon. Des pays européens comme la Suisse et la France (avec Clinatec et Wandercraft) jouent aussi dans cette cour mais « nous sommes quasiment dans une situation de monopole, ce qui a évidemment des conséquences en terme de prix, » indiquait Nathanaël Jarrassé, chercheur à l’Institut des systèmes intelligents et de robotique (ISIR), lors d’un colloque sur la robotique organisé par l’Observatoire de l’hospitalisation privée.

Un exosquelette coûte environ 100 000 euros. « Et les exosquelettes développés actuellement répondent à des besoins très spécifiques; ils sont sur des niches microscopiques alors que le marché global est gigantesque, déclare Samuel Veillerette, président du centre de transfert de technologie de l’université de Compiègne.

Paraplégie, AVC, neuropathies…

Derrière les exosquelettes, se cache tout le secteur de la robotique fixe. De nombreuses structures ont aujourd’hui investi dans des robots de rééducation, notamment pour les membres supérieurs, et surtout pour des victimes d’AVC. « Au milieu de toutes les techniques de rééducation, la robotique a une vraie place », déclare Agnès Roby-Brami, directeur de recherche au CNRS. Même si elle s’empresse d’ajouter qu’il n’existe pas vraiment de consensus sur l’utilisation de ces robots.

Par ailleurs, les exosquelettes ne servent pas qu’à tenter de faire remarcher des paraplégiques. Leurs fonctionnalités sont multiples : ils peuvent amplifier la force, permettre la télé-opération à distance, l’immersion dans la réalité virtuelle et bien sûr la rééducation. En santé, les applications sont donc variées : réduire la pénibilité au travail et les troubles musculo-squelettiques, assister les personnes âgées ou fragilisées dans leur vie quotidienne, rééduquer le mouvement chez les patients ayant subi un AVC, souffrant d’une SEP ou le suppléer totalement chez des lésés médullaires ou des myopathes. Plus anecdotique : un exosquelette permet même de se mettre dans la peau d’une personne âgée et ainsi de sensibiliser au grand âge.

L’autre mythe qui entoure les exosquelettes et la robotique en général, c’est celui du « Lèvre-toi et marche ! » « Ce ne sont que des outils d’assistance pour le thérapeute et le patient, rien de plus, affirme Nathanaël Jarrassé. Le Lokomat, un exosquelette suisse a par exemple fait naître beaucoup d’espoir. Il permet de faire des séances thérapeutiques plus longues. Mais, « l’enthousiasme est un peu retombé car il ne change pas le pronostic », précise Agnés Roby-Brami.

Concrètement, ils sont de plus en plus utilisés dans les centres de soins mais encore loin d’être fonctionnels dans la vie quotidienne.

Une efficacité qui peine à être démontrée

La communauté médicale reste circonspecte. Et pour cause, la démonstration de leur supériorité par rapport à de la rééducation conventionnelle est loin d’être flagrante. Les études aboutissent à des résultats contradictoires. Les robots de membres supérieurs montrent malgré tout des résultats supérieurs à ceux des membres inférieurs. Une étude en cours menée par le Pr Olivier Rémy-Néris, chef du service de médecine physique et de réadaptation du CHU de Brest, devrait apporter des éclaircissements. Elle va comparer l’entraînement en autonomie (sans thérapeute) avec un robot à l’auto-rééducation chez 220 patients victimes d’AVC.

Une étude randomisée contrôlée a permis de montrer l’efficacité de la rééducation via un robot par rapport à une thérapie classique, mais uniquement à cause de l’intensité des exercices. En fait, le robot permet de répéter 100 fois un geste contre seulement une dizaine de fois avec un rééducateur. Or, depuis une quinzaine d’années, il est démontré que la répétition favorise la plasticité neuronale et donc la récupération.

Du côté des exosquelettes de marche, des bénéfices au niveau cardiaque, intestinal, veineux sont pour le moment espérés. Quant à la locomotion, elle reste balbutiante. Lourds, manquant souvent d’autonomie, ces appareils nécessitent l’emploi de béquilles. En revanche, des progrès technologiques ont été effectués sur le partage de commandes. Pour des patients possédant encore des capacités motrices, l’exosquelette doit pouvoir détecter les intentions de mouvement de la personne. Comme l’explique Agnès Roby-Brami, « plusieurs méthodes existent comme la mesure des signaux de contractions musculaires ou neuronaux et des forces d’interactions avec l’exosquelette ou simplement l’observation posturale. »

Des prémices de remboursement

Ces progrès ont conduit la FDA à autoriser la commercialisation du ReWalk en 2014 et de l’Indego en 2016. Des assureurs privés aux Etats-Unis mais aussi des caisses professionnelles en Allemagne commencent à les prendre en charge. En France, nous n’en sommes pas là. Le régulateur ne remboursera pas tant que les évaluations ne mettront pas en avant un réel bénéfice clinique. Tous les observateurs l’affirment : l’exosquelette est encore très loin de remplacer le fauteuil roulant. Pour Samuel Veillerette, « la révolution viendra des fibres textiles intelligentes. Des chercheurs ont déjà mis au point des fils de pêche torsadés qui soulevaient une masse 100 fois plus élevée qu’un muscle humain ! »