Coline
BUANIC - Aurélie CANTIE - Kéo DELAUTRE - Sainiga SIVASUTHASARMA
Le terme bionique de l’anglais bionics, contraction de biology
et electronics apparaît dès 1960 : on
améliore la technologie « en tirant profit de l'étude de certains
processus biologiques observés chez les êtres-vivants »(1). Elle
sert à "réparer“ le corps de soldats et de civils, grâce à des organes ou
membres artificiels toujours plus performants et proches du vivant. Dans la
fiction, des personnages “optimisés“ surpassent les capacités humaines. On
distinguera donc l’homme réparé de l’homme amélioré, porteur de nombreuses
questions éthiques.
Aujourd’hui : l’Homme réparé…
Depuis l’Antiquité, l’Homme utilise des prothèses pour
réparer les corps. D’immenses progrès ont été accomplis depuis les premières
prothèses en cuir et en bois, grâce à l’évolution de la technologie et des
matériaux présents sur le marché. Au fur et à mesure, les prothèses ont été
améliorées afin de les rendre plus légères, plus esthétiques, de diminuer les
risques d’infection, et surtout de faciliter le mouvement et le déplacement.
Dans les années 2000, une nouvelle génération de prothèses est apparue : les prothèses bioniques. Différentes
techniques telles que la robotique, l'électronique et les nanotechnologies ont
été nécessaires pour permettre une intégration de ces prothèses au corps et
assurer un déplacement quasiment naturel aux patients. La bionique s’est d’abord développée dans le domaine des
membres inférieurs et supérieurs, puis est venu le cœur artificiel, l’œil (avec
la prothèse rétinienne électronique Argus
II) et bientôt bien d'autres organes seront concernés.
Matériaux
Une prothèse
bionique est composée de différents matériaux qui doivent répondre à certaines
contraintes afin de remplir au mieux leur fonction, sans être toxique ou
cancérigène, ni créer de réactions biologiques indésirables (infection,
réaction inflammatoire, rejet). Ces matériaux doivent être biocompatibles,
résistants à l’usure et aux contraintes mécaniques, et leurs propriétés ne
doivent pas être altérées lors de leur stérilisation. Ils sont donc choisis en
fonction de leurs propriétés physicochimiques et de leur comportement au
contact des tissus humains. Ainsi, les matériaux non vivants utilisés dans un
dispositif médical et destinés à interagir avec les systèmes biologiques sont
qualifiés de biomatériaux. Les plus
utilisés sont résumés dans le tableau ci-dessous.
Présentation
des biomatériaux utilisés en bionique
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Type de biomatériaux
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Les plus utilisés
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Avantages
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Inconvénients
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Alliages métalliques
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• titane
• acier inoxydable
• alliage
cobalt-chrome
• fibre de carbone
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• résistance mécanique
• résistance à la corrosion
• caractéristiques variables en fonction des
métaux
|
• diminution de la résistance à la
corrosion au fil du temps
• réactions immunitaires
• réactions d’hypersensibilité
• frottements et problèmes de débris
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Céramiques1
|
• alumine (Al2O3)
•
zircone (ZrO2)
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• longue durée de vie
• usure faible
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• fragilité face aux chocs
• durabilité dans le temps
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Polymères
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• polyéthylène2
•
silicone3
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• bonne
biocompatibilité
• bonnes
propriétés mécaniques
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• réactivité (en présence de médicaments…)
• usure assez rapide
• risques mal connus (cancers…)
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Matériaux d’origine naturelle
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• tissus
biologiques chitine4
• collagène5
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• biocompatibles
• pas
de réaction biologique
indésirable
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• durabilité
• complexes et chers à produire
|
1 matériaux solides ni organiques ni métalliques
2 caractéristiques physiques
semblables à celles de l’os
3 utilisé
pour
les revêtements de prothèse, semblable à la peau
4 extraite de coquilles de crabes, utilisée pour la peau
artificielle
5
utilisé pour la reconstitution
de tissus mous et durs, la peau artificielle…
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|||
L’évolution
des prothèses bioniques
Les prothèses myoélectriques
sont les plus utilisées aujourd’hui. La prothèse est emboîtée au niveau du
moignon (élément restant après amputation d’un membre) où des électrodes sont
en contact direct avec la peau. Lorsque le patient décide de faire un
mouvement, les électrodes captent l’influx nerveux émis par le cerveau au
niveau des nerfs résiduels. Ce signal est ensuite transmis à un microprocesseur
(un petit boîtier électronique qui exécute des instructions), qui le traduit en
commande mécanique : le membre artificiel effectue alors la manoeuvre demandée.
Les prothèses neuroélectriques
sont commandées directement par le cerveau, où les électrodes sont implantées.
Le signal est ensuite envoyé vers un microprocesseur. Ces prothèses sont
cependant au stade de prototype car il faut parvenir à décoder les signaux
neuronaux pour les transformer en instructions comprises par le
microprocesseur.
Après avoir rendu aux personnes handicapées leurs capacités
physiques, les scientifiques cherchent à leur rendre la sensation grâce aux
prothèses à retour sensoriel. Des
capteurs situés sur la prothèse collectent des données et les envoient sous
forme de signaux aux électrodes implantées dans les nerfs. Les impulsions
nerveuses remontent alors jusqu'au cerveau : le retour sensoriel est rétabli.
Une main capable de faire ressentir la forme et la dureté d’un objet a déjà été
mise au point à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne.
Les
prothèses de mains
De la pince crabe à la main bionique i-limb ultra, les prothèses
des mains ont largement évoluées ces dernières décennies. En 2007, la première
prothèse de main bionique est commercialisée par la société écossaise Touch
Bionics, aujourd’hui leader mondial des prothèses bioniques des membres
supérieurs. D’abord réservées aux militaires en raison de leur prix, l’usage de
ces prothèses s’est ensuite démocratisé. La prothèse myoélectrique i-limb ultra de Touch Bionics coûte tout
de même environ 26 500 € ! Elle est remboursée depuis le 6 mars 2015 par
l’Assurance-Maladie. Cette prothèse se recharge électriquement, comme un
téléphone, et possède une autonomie de 24 heures. Elle possède de nombreuses
fonctions et permet à son utilisateur de réaliser des gestes supposés
irréalisables après la perte d'une main : taper à l’ordinateur, tenir son
téléphone ou beaucoup d'autres tâches quotidiennes sont désormais « à
portée de main » par la simple pensée !
Pour que ceci soit possible, un code a été mis en place. Il
faut effectuer un certain type de contraction pour réaliser un mouvement précis
: une contraction correspond au mouvement 1, deux contractions rapides au
mouvement 2, etc. Au début, il est donc nécessaire de réfléchir aux ordres
donnés mais ces « commandes » sont vite réalisées de manière
totalement naturelle. Le nombre de mouvements programmés est cependant
restreint.
Trois modes de pilotage existent pour i-limb ultra : par la pensée comme précisé ci-dessus, par une
application présente sur le téléphone ou par des puces électroniques placées
dans l'environnement de la personne. L’application permet de sélectionner 21
autres fonctions : l’utilisateur en sélectionne une et l’ordre est transmis à
la main pour qu'elle prenne la forme voulue (par exemple « tenir une
valise »). Le dernier mode permet de ne pas passer par l'application. Les
puces électroniques interagissent avec la prothèse quand celle-ci passe près de
l’une d’entre elles. Ainsi, près du clavier, les doigts bougent automatiquement
pour se mettre en position « frappe sur un clavier d’ordinateur ». L’utilisateur
peut ainsi utiliser le mode qu’il souhaite en fonction des situations.(2)
Les
prothèses de jambes
Les prothèses des membres inférieurs permettent de compenser
la perte d'un membre ou la défaillance d'une articulation, en fonction du
patient et de sa situation. Parmi elles, on retrouve des prothèses de hanche,
du fémur, du genou, ou encore du pied. Leurs buts principaux sont la
performance maximale et le confort optimal. Ces prothèses ont, tout comme les
prothèses de mains, largement évoluées pour servir d'usage quotidien, mais
également pour pratiquer un sport. Cyclisme, natation, plongée ou encore
snowboard sont désormais possibles. Nous pouvons citer quelques unes de ces
avancées.
Le Power Knee est une prothèse
transfémorale motorisée alimentée par une batterie rechargeable. Il est surtout
destiné aux personnes amputées au-dessus du genou. La jambe saine qui n’a pas
été amputée porte des capteurs et le module d'intelligence artificielle porté
par l’implant est capable d'analyser les données, afin de renvoyer une réponse
aux multiples moteurs pour qu’ils adaptent le mouvement à effectuer : descendre
ou monter les escaliers, marcher sur un terrain incliné…
La technique de « réinnervation ciblée des muscles »(3) a été mise au
point par l’Institut de rééducation de Chicago, qui joue un rôle primordial
dans la bionique. Ainsi, lors de l'intervention chirurgicale d’un jeune homme
amputé de la jambe, les nerfs de la jambe toujours actifs ont été repositionnés
sur le tendon au niveau du moignon. Grâce à cette avancée, la jambe robotisée
peut être gérée par la pensée, le message étant transmis jusqu’aux terminaisons
nerveuses restantes, qui sont directement connectées à la prothèse. De
multiples autres améliorations ont été faites via l'utilisation de logiciels et
de mises à jour mécaniques du moteur. Elle ne sera disponible que dans cinq
ans, à un prix qui n'est toujours pas fixé.
Symbionic Leg, est la toute première jambe bionique entière,
est constituée d'une cheville motorisée, et d'un microprocesseur adapté à l'articulation
du genou. Elle permet de diminuer au maximum le risque de tomber, grâce à la
fonction « récupération » qui rétablie de manière instantanée
l’équilibre. La cheville s'adapte à l'angle d'inclinaison du terrain pour avoir
un contact optimal avec le sol et une meilleure réponse mécanique du genou. Le
talon est ajustable et permet de varier les chaussures portées. Un revêtement
se rapprochant des tissus biologiques recouvre la structure mécanique, évitant
l'infiltration éventuelle d'eau.
…demain, l’Homme augmenté ?
Les technologies « convergentes » sont nées de
l'association de la science de la cognition (étude de la pensée et du
développement du savoir), du monde des nanotechnologies, de la biologie… L'un
de leurs buts est d'améliorer les performances humaines. Cependant, le progrès
est limité par le corps humain. Permettre des interventions de plus en plus
précises, automatiser le travail intellectuel, voire prolonger la vie : telles
sont les ambitions de ces nouvelles technologies qui pourraient s'avérer
révolutionnaires. Elles ont été présentées pour la première fois sous le nom de
NBIC (Nanotechnologies, Biotechnologies, Informatique, Cognitique) dans le
rapport « Technologies convergentes pour l'amélioration de la performance
humaine » de la National Science
Fondation (NSF) de Washington en 2002. Ces technologies sont les témoins
des avancées sans précédent qui bouleversent et bouleverseront le monde de la
médecine. Ainsi, les implants électroniques, la robotique chirurgicale et bien
d'autres prouesses technologiques ont permis d’atteindre des horizons encore
inimaginables dix ans auparavant. C'est l'apparition possible de l'Homme
augmenté, un être à 100% de ses capacités si ce n'est bien plus encore.
Si depuis plusieurs dizaines d’années, notre imaginaire a
donné une image de l'Homme bionique dans de nombreux films et séries, de L’Homme qui valait trois milliards à Iron Man en passant par RoboCop et Bienvenue à Gattaca, tout s'est accéléré depuis quelques années.
L'apparition des technologies de pointe d'une précision sans précédent ont
permis à la réalité de dépasser la fiction, comme l'existence dorénavant de
robots permettant de faire remarcher un paraplégique.
Initialement, l'idée était de permettre aux personnes
souffrant de déficience physiologique de dépasser leur handicap à l'aide de
prothèses, dont quelques exemples ont été développés précédemment. L'oreille
bionique, créée grâce au mariage de la robotique et de la médecine, permet à un
homme malentendant de réparer ses handicaps physiologiques pour pouvoir
entendre de nouveau. Néanmoins, ces bijoux technologiques prennent une tout
autre ampleur lorsque l'audition va au-delà de ce à quoi l'humain
« standard » pourrait prétendre. L'handicapé pourrait alors entendre
à des fréquences imperceptibles par l'oreille humaine naturelle, prenant ainsi
les caractéristiques d’un cyborg, un être mi-humain mi-robot.(4)
L'exemple
de l'exosquelette
L'utilisation de l’exosquelette permet d’augmenter les
capacités d’un individu de manière à ce qu'il puisse accomplir des choses dont
il ne serait pas capable, même au maximum de ses capacités. C’est une
amplification et non une réparation des capacités d’un être humain. Ces
capacités améliorées pourraient être
lla force
musculaire, la vitesse des mouvements et des réactions
lla perception
dite « classique » : vision (lointaine, microscopique,
périphérique, infrarouges et ultraviolets), ouïe (ultrasons…), etc.
lla précision
des gestes et l’utilisation d'outils de travail : assemblage, découpe,
soudage, perforation, etc.
lla détection
et la résistance à des risques nucléaires, biologiques, chimiques…
lla résistance
aux effets mécaniques (chocs, vibrations)
lla protection face à des
environnements spéciaux : vide spatial ou très haute pression,
températures extrêmes, fort niveau d'acidité ou environnement alcalin, chocs
électriques, champs magnétiques, etc.
En robotique, un exosquelette correspond à « un
équipement articulé et motorisé fixe sur le corps au niveau des jambes et du
bassin ».(5) Il peut en plus être fixé sur les épaules et les
bras. L’utilisateur se glisse dans cette armature qui détecte, suit et soutient
automatiquement les mouvements de l’individu grâce à des articulations
mécatroniques (dont l’action combine la mécanique, l'électronique et
l’informatique). Les moteurs et la structure portent une grande partie du poids
à la place du corps humain. L'exosquelette permet donc de renforcer la force et
la résistance du corps humain. Leur utilisation n'est aujourd'hui que
marginale, car ils sont encore en développement. L'armée prévoit leur
utilisation par les soldats portant de lourdes charges (jusqu’à 100kg) sur de
longues distances. Ce système se développe aussi dans le civil, où il sera
particulièrement utile dans les secteurs du bâtiment et du médical, et en cas
de catastrophes naturelles : ils permettraient de déblayer, porter du matériel
ou encore des blessés dans des terrains difficiles d’accès à des véhicules.
Comme on peut le constater, il est possible de réaliser tous
types d'exosquelettes, qui peuvent être entiers ou bien soutenir une seule
partie du corps humain. Les jambes robotiques exposées par une entreprise
française lors du Salon européen de la robotique à Lyon en sont un exemple. Un
test rapide du journal Le nouvel
Observateur décrit les sensations ressenties lors de l'utilisation de
l’exosquelette Hercule : « La sensation est d'abord étrange, la peur de
basculer pousse à se tenir à tout ce qui passe et limite aux petits pas. Mais,
après une dizaine de minutes, on se sent à l'aise, capable de pas amples et
rapides. La machine suit. ».(5) Aujourd’hui, ces machines sont
réservées à l'armée et à quelques entreprises à un prix relativement élevé
(environ 150 000 €).
« Jouer à Dieu »
Avec le progrès exponentiel de la bionique, on peut se poser
la question : que se passera-t-il lorsque l’artificiel surpassera
définitivement l’humain ?
L'humanité semble en effet, depuis la fin des années 1980,
être appelée à évoluer de manière spectaculaire avec l'ampleur prise par
l'informatique, la robotique, les bio et nano- technologies, ainsi que les
sciences cognitives. C'est au même moment que la pensée transhumaniste prend son essor : l'être humain aurait la
possibilité de se libérer de son enveloppe corporelle et d'être physiquement et
mentalement beaucoup plus performant qu'il ne l'est. Développer sa force grâce
aux exosquelettes ou aux prothèses, améliorer ses sens et son intelligence
grâce à la greffe d’appareils, vaincre les maladies en remplaçant les organes
par des organes de synthèse… Jusqu’où ira l’Homme dans sa lutte pour
l’amélioration ? L’Homme de demain sera très probablement bionique mais
sera-t-il aussi immortel ? C’est ce qu’espèrent les transhumanistes.
Le philosophe Fereidoun Esfandiary propose dès 1978 le
premier manifeste transhumaniste. Il y déclare vouloir « accélérer
l'avancée de l'humanité jusqu'à la prochaine étape de son évolution » et
« surmonter nos tragédies suprêmes : le vieillissement et la mort ».(6)
L’Association transhumaniste mondiale formule onze ans plus tard une
autre déclaration prévoyant que l'Homme puisse « subir des modifications
telles que son rajeunissement, l'accroissement de son intelligence par des
moyens biologiques ou artificiels, la capacité de moduler son propre état
psychologique, l'abolition de la souffrance et l'exploration de
l’Univers ». Actuellement, il semble que la question des limites et les
problèmes d'éthique se posent de manière particulièrement aiguë et urgente, on
pense par exemple au cas où une personne se couperait un membre dans le simple
objectif d’avoir un nouveau membre plus performant. Cela porte à penser que
dans l'avenir, les questions juridiques à propos de technologies encore non
connues seront très difficiles à régler... D'autant plus que la justice, de nos
jours, fait déjà face aux difficultés posées par les technologies, notamment à
propos d'Internet, qui est pourtant un élément de notre quotidien devenu tout à
fait banal. Ces manques juridiques relatifs aux nouvelles technologies sont
donc déjà réels à l'heure actuelle, et devront être parmi les urgences à régler
pour aborder le problème éthique que poseront, dans un futur plus ou moins
proche, les pratiques transhumanistes.
Le jeu vidéo “Deus Ex
: Human Revolution“ illustre cette vision de l'homme augmenté : en 2027,
l'humanité est dans une nouvelle ère grâce aux « augmentations »
(bras, jambes, œil...) qui améliorent le corps humain. On observe les clivages
sociaux entre les “augmentés“, dépendants des anti-douleurs et des anti-rejets,
et les “organiques“ (qui refusent ces améliorations) considérés comme des
sous-hommes. L’éthique du transhumanisme est au cœur du jeu vidéo, qui nous
propose une vision effrayante d’un futur proche. Sur le site de l’entreprise
fictive Sarif Industries(7), il est intéressant de trouver deux
vidéos exposant deux points de vue complètement opposés : une vidéo dénonçant
violemment les problèmes liés à l’augmentation humaine et une publicité de
l’entreprise vantant les mérites de la bionique. Perdrons-nous notre humanité
avec ces augmentations ?
Rex, premier
« homme » bionique :
Le robot bionique Rex, à l’apparence humaine a été présenté
en 2013. Composé de prothèses bioniques, d’organes artificiels et même d’une
circulation sanguine, les chercheurs ont réussi à recréer 60 à 70% d’un corps
humain grâce aux dernières avancées du domaine. Il représente parfaitement la
bionique dans le monde d’aujourd’hui : l’espoir immense qu’elle apporte à tous
ceux dont le corps a besoin d’être « réparé », mais aussi les
problèmes éthiques liés à la création de surhommes ou de robots humains.
http://www.humanoides.fr/2013/02/06/le-premier-homme-bionique-expose-a-londres/
Conclusion
Des prothèses non articulées aux prothèses myoélectriques,
puis aux neuroélectriques et aux prothèses à retour sensoriel, les progrès sont
plus que jamais immenses pour réduire le handicap. Ces avancées porteuses
d’espoir vont cependant nous confronter dans un futur proche à des situations
inédites et à des questions éthiques dont il faut débattre dès aujourd’hui.
Références
1Centre
National de Ressources Textuelles et Lexicales. Bionique (définition et
étymologie). http://www.cnrtl.fr/lexicographie/bionique. (consulté en mai 2015)
2FutureMag
ARTE France 2015. Les promesses de l'homme bionique.
https://www.youtube.com/watch?v=JORMqe-zmdM. (consulté en avril 2015)
3Erwan
Lecomte. Une jambe bionique qui lit dans le cerveau.
http://www.sciencesetavenir.fr/high-tech/20131231.OBS1006/video-une-jambe-bionique-qui-lit-dans-le-cerveau.html.
(consulté en juin 2015)
4Laurence
Bianchini. L’homme augmenté : la fusion de la technologie et du corps
pour demain ?.
https://www.mysciencework.com/news/9867/l-homme-augmente-la-fusion-de-la-technologie-et-du-corps-pour-demain.
(consulté en avril 2015)
5Camille
Fumard. L'homme augmenté : jusqu'où et pour quand ?. http://www.rslnmag.fr/post/2014/01/28/L-homme-augmente-jusqu-ou-et-pour-quand.aspx.
(consulté en avril 2015)
6Domitille
Bertrand. L’exosquelette Hercule, le futur à nos portes. http://m.defense.gouv.fr/actualites/economie-et-technologie/l-exosquelette-hercule-le-futur-a-nos-portes.
(consulté en juin 2015)
7Boris
Manenti. Quand l'homme est "augmenté" par les robots.
http://obsession.nouvelobs.com/high-tech/20140319.OBS0397/quand-l-homme-est-augmente-par-les-robots.html.
(consulté en avril 2015)
8Ion
Storm Inc. Découvrez la vérité sur Sarif Industries / Sarif Industries - Une
nouvelle vision du futur. http://www.sarifindustries.com/fr/#/video/.
(consulté en mai 2015)