Le chirurgien plasticien Paul Cederna, MD, a toujours été intéressé à résoudre certains des problèmes les plus difficiles en chirurgie reconstructive. Il co-dirige le laboratoire neuromusculaire de l’Université du Michigan, qui se concentre sur le développement d’une technologie futuriste qui utilise les nerfs d’un amputé pour contrôler un membre prothétique.
Cette technologie de nouvelle génération peut ressembler à l’étoffe des films de science-fiction ; Pourtant, Cederna et ses collègues de laboratoire ont combiné le pouvoir régénérateur des cellules nerveuses périphériques avec les biotechnologies pour rapprocher cette technologie de devenir une réalité.
« Quand j’étais enfant, l’une de mes émissions préférées était « Six Million Dollar Man », et l’astronaute Steve Austin a écrasé son avion d’essai au sol – a perdu un bras, un œil et ses deux jambes, et ils l’ont reconstruit mieux que il était avant », a déclaré Cederna. « Plus fort. Plus rapide. Nous y travaillons chaque jour pour atteindre ces objectifs. »
Encore un long chemin à parcourir
Il a déclaré que la technologie n’était pas encore là, mais qu’il travaillait chaque jour pour atteindre son objectif : redonner aux amputés la main ou la jambe qu’ils avaient avant leur accident et s’assurer que leur membre prothétique bouge comme il se doit.
Un problème critique pour ceux qui ont perdu un membre est le manque de contrôle et de rétroaction sensorielle dans les prothèses de bras et de main. De nombreux patients trouvent difficiles, voire impossibles, les tâches quotidiennes telles que porter quelque chose, serrer la main ou utiliser un smartphone.
Aux États-Unis, plus de 185 000 personnes subissent une amputation chaque année. C’est près de 500 par jour. Environ deux millions de personnes au total ont perdu un membre. Bien que les prothèses des membres supérieurs aient progressé au fil des ans, il reste encore beaucoup à faire pour améliorer leur fonctionnalité.
La biotechnologie que Cederna développe est fondée sur la connaissance que les nerfs périphériques peuvent se régénérer, contrairement aux cellules du système nerveux central.
« Quand vous avez une amputation, le nerf essaie juste de repousser là où il était avant », a déclaré Cederna. « Quand il n’a pas de cible vers laquelle se développer, vous développez un névrome à l’extrémité du nerf. »
Un névrome est une vaste collection de fibres nerveuses qui est incroyablement douloureuse pour une personne amputée. Cela peut les empêcher de porter une prothèse traditionnelle et même les empêcher de dormir la nuit.
Établir une connexion
« Alors, nous avons pensé à nous connecter avec le nerf périphérique », a déclaré Cederna. « Et en même temps, abordez les problèmes que les patients ont avec le névrome, et c’est de là que vient le concept de l’interface nerveuse périphérique régénérative. »
La formation en chirurgie plastique de Cederna l’a aidé à attacher un muscle à l’extrémité du nerf pour lui donner une cible ou quelque chose qu’il veut faire. Le nerf se régénère dans le muscle comme il le faisait avant l’amputation.
« Non seulement pouvons-nous contrôler la douleur neurale et la douleur fantôme, mais nous obtenons également une amplification énorme ou des signaux nerveux qui nous permettent d’obtenir cette haute fidélité et cette dextérité numérique fine que nous allons vouloir de n’importe quel appareil prothétique », a déclaré Céderna.
La collaboration à son meilleur
Le laboratoire neuromusculaire rassemble une équipe collaborative possédant une vaste expertise dans de multiples domaines pour résoudre le problème complexe de combiner la perte d’un membre avec une prothèse biotechnologique avancée. Stephen Kemp, PhD, est professeur de recherche adjoint et codirecteur de la chirurgie plastique au laboratoire.
« L’objectif principal du laboratoire neuromusculaire est d’amener un amputé à jouer du piano avec sa main prothétique », a déclaré Kemp. « La façon dont nous le faisons est de créer une interface de machine nerveuse. Ce que je veux dire par là, c’est que les propres nerfs du patient contrôleront une main prothétique, de sorte qu’ils pourront déplacer la main prothétique naturellement comme une main humaine. »
En outre, Kemp a déclaré que l’amputé sera également capable de sentir la main prothétique comme une main normale, en détectant le toucher, la température et la douleur, ce qui n’est actuellement possible dans aucun membre prothétique.
« Nous sommes l’équipe d’ingénierie. C’est donc notre travail de prendre ces beaux signaux que le Dr Cederna crée en attachant des muscles aux extrémités des nerfs », a déclaré Cindy Chestek, PhD, professeure agrégée de génie biomédical. « Ensuite, nous appliquons des algorithmes d’apprentissage automatique à ces beaux, jolis et gros signaux et les utilisons pour contrôler les mains prothétiques. »
Ce projet vise à prendre des personnes qui ont perdu une main et leur permettre de contrôler une main prothétique au niveau des doigts individuels simplement en y pensant.
« Il y a des opportunités incroyables pour nous, et je suis tellement excitée chaque jour de pouvoir occuper ce poste », a déclaré Cederna. « C’est un honneur et un privilège de pouvoir servir nos communautés de cette manière, de servir nos patients de cette manière et d’aider notre spécialité à aller de l’avant. »
