Le Cybathlon, une compétition unique au monde organisée par l’ETH Zurich, n’a fait que des gagnants: des personnes handicapées ont montré comment des technologies d’assistance modernes pouvaient les aider à mieux vivre au quotidien. Près de 4600 personnes étaient venues encourager les équipes. De plus, cet événement a fourni aux scientifiques de nouvelles pistes pour améliorer les appareillages.

Une première réussie: Robert Riener, à l’origine du Cybathlon (à g.), répond à la presse. (Photo: Alessandro Della Bella / ETH Zurich)

La Swiss Arena de Kloten avait fait salle comble et c’est un public fasciné qui a suivi comment, grâce à des prothèses high-tech, des personnes amputées d’un bras accomplissaient des gestes du quotidien, comme trancher du pain ou visser une ampoule.  Le public applaudissait à tout rompre dès qu’un pilote franchissait la ligne d’arrivée du parcours du Cybathlon. «La joie des pilotes et du public m’ont époustouflé», confie Robert Riener, initiateur et organisateur de la manifestation d’octobre 2016.

Professeur en systèmes sensorimoteurs à l’ETH Zurich, Robert Riener n’aurait jamais pensé que son idée de Cybathlon aurait suscité tant d’enthousiasme et d’intérêt à travers le monde. En effet, 150 journalistes du monde entier avaient demandé une accréditation pour relater les performances des 66 équipes venues de 25 pays. Et, à l’occasion d’une journée thématique, la Télévision Suisse et 3Sat ont même émis en direct, comme pour une manifestation sportive. Le Cybathlon a donc pu aussi être suivi en Allemagne et en Autriche. «Le but n’était pas d’aller plus haut, plus loin, plus vite, mais de venir à bout des difficultés du quotidien», explique Robert Riener.

Pour le scientifique, le succès d’une innovation passe forcément par le dialogue: «Dès le tout début, un chercheur doit rencontrer les utilisateurs concernés, en l’occurrence les personnes handicapées, afin de discuter ensemble de nouvelles solutions.» Le Cybathlon a agi ici comme catalyseur. Il y a deux ou trois ans, des groupes d’étudiants de différentes hautes écoles se sont attelés au développement de nouveaux projets, en association avec des pilotes, en vue des épreuves de Kloten. «C’est incroyable, tout ce qui a vu le jour en si peu de temps», commente le spécialiste.

Monter un escalier en fauteuil roulant

Des étudiants de l’ETH Zurich et de la Haute École d’Art de Zurich ont construit un fauteuil roulant motorisé équipé de chenilles et capable de monter un escalier – «une magnifique réalisation», complimente Robert Riener. La médaille d’or semblait acquise à l’équipe. Mais suite à une erreur de commande imputable à la nervosité du pilote, l’appareil a flanché durant la course et c’est la Haute école technique de Rapperswil qui a gagné. Sous les cris d’encouragement du public, Florian Hauser, son pilote, a dépassé la participante de Hong Kong sur les dernières marches de l’escalier.

Marcher malgré une paralysie médullaire: avec son exosquelette, Philipp Wipfli a effectué le parcours pas à pas et a fini cinquième. C’est une équipe d’étudiants et de doctorants de l’ETH Zurich qui a développé l’appareillage motorisé «VariLeg». Le prototype se commande par l’intermédiaire des poignées des béquilles. (Photo: Nicola Pitaro / ETH Zurich)

Une deuxième équipe d’étudiants et de doctorants de l’ETH Zurich a développé un exosquelette robotisé pour le Cybathlon. Cet appareillage vise à permettre à des blessés médullaires de remarcher. Et effectivement, des pilotes entièrement paralysés munis d’exosquelettes ont réussi à effectuer le parcours debout. Mais la compétition a également révélé à quel point les appareillages d’aujourd’hui sont lourds et exigent du pilote un grand effort physique. «La technique n’est pas encore assez bonne pour remplacer un fauteuil roulant au quotidien», confie Robert Riener qui, avec son groupe de recherche, travaille lui-même sur le développement d’un exosquelette et a pioché de nouvelles idées de perfectionnement au cours du Cybathlon. Sur les appareillages existants, les pilotes commandent un mouvement enregistré en fonction de la position, qui se déroule de façon statique, souvent lourde. «Sur les exosquelettes aussi, une partie du mouvement pourrait s’effectuer de façon balistique, comme pour les prothèses du genou qui accélèrent non pas grâce à un moteur, mais grâce à l’impulsion», explique le scientifique.

Un pantalon fonctionnel aide à se lever

Son groupe de recherche travaille sur un exosquelette mou intégré aux vêtements. Cet appareillage est destiné aux patients partiellement paralysés qui disposent encore d’un peu de force. «Dans notre cas de figure, une personne est assise dans un fauteuil roulant, avec un pantalon fonctionnel un peu plus large qu’un jean», relate le scientifique. «Ainsi équipée, elle peut se lever de temps en temps, par exemple au supermarché pour attraper un produit situé en hauteur ou pour monter les quelques marches de la boulangerie.» Ce pantalon exige de nouveaux matériaux assez souples pour s’ajuster au corps, mais suffisamment rigides pour transmettre des forces. «Nous avons déjà quelques idées pour faire passer rapidement des matériaux de l’état souple à l’état rigide», annonce le scientifique.

Un prototype du Laboratoire des systèmes sensorimoteurs de l’ETH Zurich permet de visualiser le principe de fonctionnement. Au terme d’une phase d’essai menée avec des volontaires sains, de premiers tests ont démarré en janvier 2017 avec des patients. D’ici quelques années, une spin-off de l’ETH Zurich devrait commercialiser un produit équivalent.  Un investisseur, lui-même atteint d’une maladie musculaire, soutient le projet financièrement.

Les performances des participants enthousiasment le public de la Swiss Arena. (Photo: Alessandro Della Bella / ETH Zurich)

Pour le moment, les paralysés doivent se contenter des appareillages robotisés présentés au Cybathlon. Son exosquelette pèse 34 kilos, «mais il me porte et il se porte», explique Mark Daniel, l’Américain de 27 ans qui a remporté la médaille d’argent. «Pouvoir regarder les gens à la hauteur des yeux, ça donne confiance en soi et c’est une différence énorme», confie-t-il. Mark Daniel est paralysé médullaire depuis six ans, suite à un accident de voiture. Et le gagnant de la médaille d’or, André van Rüschen, d’ajouter: «Quand je suis debout, je fais partie de la société.» Tandis que Mark Daniel concourait avec un prototype achevé tout juste six semaines avant la compétition, André van Rüschen évoluait avec un exosquelette déjà disponible dans le commerce et utilisé en clinique pour la rééducation. À 44 ans, l’Allemand, paralysé depuis 2002, va mieux physiquement depuis qu’il peut à nouveau se lever et se déplacer régulièrement grâce à l’exosquelette: «Ce que l’on retrouve n’a pas de prix.»

Le vélo comme thérapie pour les personnes paralysées

La stimulation électrique peut faire bouger des muscles paralysés. L’épreuve cycliste du Cybathlon a réuni des pilotes dotés d’électrodes appliquées sur leur peau ou implantées. L’objectif était de parcourir 750 mètres en cinq tours de piste. «C’est remarquable que les pilotes puissent rouler aussi longtemps», estime Robert Riener qui encadre deux doctorants externes à la Haute école spécialisée bernoise et membres de l’équipe médaillée de bronze, avec Julien Jouffroy comme pilote. De nouveaux modèles d’électrode et un nouveau mode de commande permettent de pédaler régulièrement en générant efficacement de la force. Mais il faut beaucoup s’entraîner pour éviter une fatigue prématurée des muscles.

Sur son vélo couché, Mark Muhn, 59 ans, de l’équipe Cleveland, a bouclé la course en moins de trois minutes. (Photo: Nicola Pitaro / ETH Zurich)

«Douze équipes étaient engagées, dont les meilleures au monde», raconte l’organisateur qui s’était personnellement investi pour que les pionniers de l’électrostimulation implantée participent. Après des réticences initiales, l’équipe américaine Cleveland s’est enflammée pour le projet de Robert Riener, jusqu’à organiser une épreuve éliminatoire pour ses pilotes, largement relayée dans la presse américaine. Personne n’aurait donc pu battre Mark Muhn, 59 ans, qui a effectué les cinq tours de piste sur son vélo couché en moins de trois minutes. À présent, les chercheurs américains proposent même le vélo par électrostimulation comme thérapie. Effectivement, l’activité sportive développe les muscles, préserve la densité osseuse, améliore la vascularisation et est une source de plaisir.

Bilan de cet événement à grande échelle: «L’idée visionnaire de Robert Riener, professeur à l’ETH Zurich, a donné naissance à une manifestation au rayonnement mondial qui sera reconduite», a annoncé Lino Guzzella, président de l’ETH Zurich. «Développer des solutions qui font avancer la société, c’est la raison d’être de l’ETH Zurich.»