[Parole d'experts Carnot] Promouvoir la silver economy et contribuer à la recherche sur le handicap

07 2020
Les Carnot au service de la société

Le nombre de personnes âgées va exploser d'ici 2060, ce qui implique "de faire émerger le concept" de silver economy. "La diversité des expertises des Carnot est un atout majeur pour développer une approche couvrante des secteurs industriels concernés par cette thématique", assurent Alexis Genin, directeur opérationnel du Carnot ICM et Serge Monneret, directeur du Carnot STAR, dans ce dossier réalisé en partenariat entre l’AiCarnot et AEF info. Plusieurs exemples de projets réalisés par les Carnot illustrent leur implication autour de la recherche sur les thématiques du vieillissement et du handicap.
 

Le nombre de personnes âgées de plus de 65 ans en Europe doit doubler dans les 50 prochaines années, passant de 85 millions en 2008 à 151 millions en 2060. Le vieillissement de la population devrait sur-impacter le PIB de chaque pays d’1,5 à 2 % d’ici 2050, d’après les estimations européennes. Du fait du coût à assumer pour notre système de santé, cette (r)évolution sociétale en marche va se traduire par un changement fondamental de la façon d’aborder le maintien de la santé des populations et l’organisation des services de soin.

DÉVELOPPER LA SILVER ECONOMY

Ce besoin a fait émerger le concept de silver economy, derrière lequel se trouvent à la fois l’objectif de créer une nouvelle filière de développement industriel et de limiter le coût pour la société du vieillissement de la population. Plus qu’une simple approche de gestion, l’ambition à l’échelle européenne est de favoriser un vieillissement actif et en santé des populations.

Les actions de développement doivent donc cibler la prévention de la dépendance – signe d’une société en bonne santé – autant que l’accompagnement optimisé de celle-ci. Cette transformation implique plus que de l’innovation au sens purement technique du terme : de manière centrale, elle ne peut être accueillie, digérée et devenir un succès que si elle implique très précocement les utilisateurs finaux de ces innovations. Un écosystème partenarial doit en conséquence être créé pour catalyser les initiatives structurantes démarrées à l’échelle nationale ou régionale et intégrer dans un même tissu de recherche et développement l’hôpital, les PME et les grands groupes français.

La diversité des expertises des Carnot est un atout majeur pour développer une telle approche couvrante des secteurs industriels concernés par la silver economy. Ces secteurs, habitat, communication, transport, sécurité, services à la personne, loisirs, santé, etc., sont en effet peu habitués à interagir, ce qui est indispensable à l’émergence de nouvelles solutions intégrées. 
 

LES INSTITUTS CARNOT ET LE HANDICAP

Sujet inhérent aux enjeux du vieillissement des populations, l’accompagnement des personnes en perte d’autonomie demande une transformation en profondeur. La consultation publique "Grand âge et autonomie", lancée en 2019, est l’exemple concret de cette préoccupation grimpante à l’échelle nationale. 
L’OMS recense plus d’un milliard de personnes dont l’intégrité physique ou mentale est passagèrement ou définitivement diminuée. Parmi ces personnes, 20 % vivent avec de grandes difficultés fonctionnelles au quotidien. Clairement, le nombre de personnes touchées par le handicap, quelle que soit sa forme, impose une prise en charge sociétale. 

Parmi les différentes stratégies mises en place par les états pour tenter de compenser le handicap, apparaissent des programmes de recherche spécifiques, destinés à mieux comprendre et appréhender les différents aspects du handicap (définition, causes, évolutions, acceptation, compensation, rééducation, etc.). L’impact sociétal majeur de ces études conduit à générer un fort intérêt des collectivités et acteurs socio-économiques. En toute logique, les Instituts Carnot sont donc engagés de façon claire dans ces programmes.
 

DES RECHERCHES "PLURIDISCIPLINAIRES" SUR LE HANDICAP

Les recherches dans le domaine du handicap sont particulièrement multi-disciplinaires, puisqu’elles concernent tout un ensemble de dimensions : technologiques, physiologiques, psychologiques et sociologiques. Les Carnot sont majoritairement concernés par l’axe dédié aux technologies appliquées aux grandes déficiences et au handicap. Mais là encore, on retrouve de nombreux axes de développement, concernant les outils technologiques eux-mêmes (prothèses, typiquement), les méthodes d’accélération des apprentissages (rééducation), et les interactions homme-machine-matériel (promotion de l’utilisation des technologies d’assistance). 

Au final, les travaux de recherche développés actuellement nécessitent la mobilisation d’un ensemble d’expertises et nécessitent des techniques performantes de modélisation, robotique, analyse tridimensionnelle du mouvement, enregistrement multimodal de l’activité humaine, etc., technologies qui peuvent s’appuyer sur les nombreuses compétences des Carnot mobilisables dans ces domaines.
 

L’OFFRE DES INSTITUTS CARNOT SUR LA THÉMATIQUE VIEILLISSEMENT ET HANDICAP


Des prothèses pilotables intuitivement, Carnot STAR et Carnot Interfaces

Un consortium impliquant les Carnot Interfaces et STAR (composé de l’Institut des sciences du mouvement de Marseille, de l’Institut des systèmes intelligents et de robotique de Paris, de l’Institut régional de réadaptation de Nancy ainsi que de la société Microvitae), s’est mis en place pour tenter de piloter des prothèses de façon totalement intuitive. 


Il s’agit de dépasser les prothèses myoélectriques, fonctionnant déjà grâce aux contractions musculaires contrôlées du patient. Des électrodes captent les signaux musculaires qui sont envoyés à un moteur placé dans la prothèse. Ce système fonctionne, mais reste très limité dans la variété des gestes générés. Or, de nombreuses personnes ayant subi l’amputation d’un bras gardent le ressenti que leur membre est toujours présent (alors nommé membre fantôme). Dans ce cas, plus de 75 % des patients peuvent contrôler leur main fantôme avec néanmoins des limites en amplitude, vitesse et complexité, mais de façon naturelle et intuitive, et pour une panoplie étendue de mouvements.

Les chercheurs se sont concentrés sur l’exploitation des signaux électro-myographiques produits par le membre fantôme. Ils ont déjà démontré que chaque type de mouvement fantôme est associé à un patron spécifique d’activités musculaires au niveau du membre résiduel. En utilisant des outils issus des techniques d’intelligence artificielle, ils ont alors pu entraîner le système pour qu’il associe le patron de contraction adapté à un mouvement fantôme donné. Ce référencement permettra ainsi de piloter la prothèse selon le mouvement adéquat, en temps réel, à partir d’une commande intuitive de l’usager.
 

Institut Carnot ICM : le projet Dynamo sur la modélisation numérique de l’évolution de la maladie d’Alzheimer

Il n’existe aujourd’hui pas de traitement efficace pour enrayer l’avancée de la maladie d’Alzheimer ou la guérir. Les connaissances sur ses mécanismes sont encore très partielles. Identifier le moment opportun pour tester un traitement, ni trop tôt, ni trop tard, est difficile, parce que la maladie est très progressive et ses effets se superposent à ceux du vieillissement.

Les biomarqueurs peuvent permettre d’identifier la maladie avant l’apparition des premiers signes cliniques, grâce par exemple à des potentiels marqueurs sanguins récemment identifiés, mais le diagnostic précoce reste difficile pour les praticiens. Et lorsque les symptômes se manifestent, les patients sont atteints depuis plusieurs années, il est souvent trop tard pour agir efficacement. La recherche sur la maladie d’Alzheimer et sa phase amont sont donc indispensables, de façon à intervenir aussi tôt que possible, et être en mesure de développer de nouveaux traitements.

Le projet Dynamo, coordonné par Stanley Durrleman (Inria), chef d’équipe et directeur du centre de neuroinformatique du Carnot ICM en collaboration avec Bruno Dubois, neurologue AP-HP, chercheur à l’Institut du cerveau et directeur de l’IM2A (Institut de la mémoire et de la maladie d’Alzheimer), vise à créer un modèle numérique de l’évolution du cerveau au cours de la maladie d’Alzheimer, avec l’ambition d’obtenir à terme un outil de médecine prédictive de précision.

Ce projet repose sur notre capacité à collecter et exploiter des données issues de milliers de personnes atteintes de maladie d’Alzheimer ou à risque. Ces big data, confrontées les unes aux autres dans des modèles mathématiques dynamiques très précis, pourraient révéler les biomarqueurs prédictifs les plus précoces de la maladie d’Alzheimer et les mécanismes à l’œuvre dans celle-ci. L’objectif final consiste à créer un outil informatique accessible aux médecins, capable de produire un pronostic d’évolution personnalisé pour chaque personne à risque et identifier de manière très précise le moment le plus opportun pour tenter une intervention. 


En permettant la prescription d’un médicament au meilleur moment, cet outil permettra d’améliorer l’efficacité de médicaments en cours de développement, et donc d’accélérer la mise sur le marché de traitements innovants et prometteurs. Le caractère novateur du projet réside dans l’alliance des neurosciences et de la médecine avec les extraordinaires possibilités offertes par les mathématiques et l’informatique.
 

Institut Carnot ARTS : RehabByEXO, un exosquelette pour la rééducation du patient hémiplégique sévère

La marche fait appel à de nombreuses fonctions remplies par le système musculo-squelettique. Les AVC sont une cause majeure de handicap moteur non traumatique conduisant à ce type de déficit fonctionnel compromettant la marche. Pour diminuer les limitations fonctionnelles motrices, la rééducation a une place essentielle dans la récupération.

La politique de ressourcement scientifique de l’Institut Carnot ARTS a permis de mettre en place des projets pluriannuels multidisciplinaires pour développer des innovations de rupture tel que le projet RehabbyEXO.

Dans ce contexte, les laboratoires de l’Institut Carnot ARTS, en partenariat avec le CHU de Bordeaux, travaillent sur un projet, visant à développer un exosquelette destiné à la rééducation du patient hémiplégique sévère dans l’optique de lui faire récupérer des capacités fonctionnelles. L’approche développée par le consortium est incrémentale et basée sur une analyse biomécanique avec l’expérimentation d’un module bassin-hanches d’un exosquelette bassin-hanches-genoux et des exercices de rééducation. Les laboratoires travaillent à lever divers verrous liés à des questions de conception, de mécanique, de contrôle-commande ou encore d’acceptation, d’usage et de bénéfice thérapeutique de l’exosquelette. 

Le projet présentera en novembre 2020 un premier prototype qui concernera le premier module bassin-hanches. Par la suite, les versions de l’exosquelette bénéficieront de développements supplémentaires à travers un environnement virtuel d’entrainement et un système d’apprentissage renforcé. 

Institut Carnot Voir et Entendre : l’innovation pour lutter contre les pathologies liées à l’âge

La compréhension du vieillissement naturel et pathologique du système sensoriel est au cœur des thématiques de l’Institut de la vision du Carnot Voir et Entendre. Le vieillissement naturel a des répercussions sur l’équilibre, la locomotion et l’orientation dans l’espace avec des conséquences sur l’autonomie des personnes âgées. L’équipe d’Angelo Arleo, en collaboration avec Essilor dans le cadre d’une chaire industrielle, a adopté une approche interdisciplinaire combinant la psychophysique expérimentale et les neurosciences computationnelles pour comprendre ce vieillissement naturel. 

L’observation quantitative des patients est réalisée sur la plateforme StreetLab ou rue artificielle, devenue une start-up de l’Institut de la vision. L’objectif de cette plateforme est de mesurer l’activité dans un environnement urbain ou domestique pour quantifier aussi bien la perte fonctionnelle au cours du vieillissement ou d’une pathologie que le bénéfice thérapeutique d’un traitement.

Le vieillissement pathologique est la caractéristique de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) qui conduit vers la cécité. Si les chercheurs de l’Institut de la vision (Carnot Voir et Entendre) comme Florian Sennlaub recherchent des traitements pharmacologiques de la maladie, Serge Picaud et son équipe travaillent sur des prothèses rétiniennes pour redonner une certaine vision aux patients devenus aveugles. Les chercheurs ont ainsi validé la prothèse rétinienne PRIMA de la société Pixium Vision (une start-up de l’Institut de la vision) sur des modèles animaux avec une publication dans Nature Biomedical Engineering. Les résultats des essais cliniques dans les services du professeur José-Alain Sahel publiés dans Ophthalmology indiquent que des patients atteints de DMLA peuvent retrouver une acuité visuelle pour la lecture.
 

Institut Carnot Cognition: Innov-Care : Accès aux soins par les personnes démunies, en situation de handicap
(Laboratoires IMS- UMR5218 (Groupe Cognitique – Équipe CIH) et IRIT (UMR – Équipe Elipse) 


L'accès aux soins est l'un des droits fondamentaux des êtres humains et devient vital pour les personnes démunies, en situation de précarité et pour les personnes en situation de handicap. 

Le projet Innov-Care du Carnot Cognition se focalise sur deux situations de handicap qui sont fortement impactées par les difficultés d'accès aux soins, aggravées de surcroit par des troubles cognitifs : la situation de handicap mental et la situation de handicap visuel. 

En effet, les personnes en situation de handicap mental sont souvent très anxieuses face à une consultation médicale. Elles présentent une difficulté à décrire la douleur et ses symptômes, à comprendre le diagnostic et le traitement. Les personnes en situation de handicap visuel sont souvent en difficulté face à la mobilité, à l’accessibilité urbaine. 

Se rendre dans un nouveau lieu est très anxiogène, la lecture d’une ordonnance, d’une notice de médicament s’avère aussi très complexe. Notre étude, à travers des enquêtes de terrain, a permis de comprendre les freins rencontrés : accessibilité environnementale et urbaine, problème de mobilité, difficulté pour trouver un professionnel de la santé formé dans l'accompagnement de personnes ayant des besoins spécifiques, difficulté pour verbaliser ses symptômes, décrire sa douleur, difficulté dans la compréhension et l'usage des traitements pharmacologiques, des diagnostics, etc.
Nous avons obtenu deux résultats :
-    une plateforme impliquant l’ensemble des usagers (aidants, personnes en situation de handicap et professionnels de santé) afin de proposer des solutions aux acteurs impliqués dans la réalisation d’un parcours de soins ;
-    une base de données des aides existantes pouvant permettre de lever certaines restrictions de participation selon les différentes étapes du parcours de soins.

Ce projet a impliqué deux établissements du secteur médico-social : ADGESSA & IJA.
 

Institut Carnot CEA LETI : Une neuroprothèse inédite pour la mobilité des patients tétraplégiques

Il est essentiel d’un point de vue, humain, thérapeutique et social, de trouver une solution pour les personnes en situation de handicap afin de les accompagner et d’améliorer leur autonomie.

Cet enjeu autour de la mobilité des personnes tétraplégiques et de l’interface cerveau/ machine a donné naissance en 2008 au premier projet phare de Clinatec (Carnot CEA LETI), le BCI (Brain Computer Interface). 
Ce projet met en œuvre une solution d’interface cerveau-machine unique, basée sur l’usage d’un dispositif médical implantable original de mesure chronique de l’activité cérébrale (WIMAGINE®) et d’un environnement logiciel de traitement temps-réel de ces signaux. 

En octobre 2019, les résultats de l’étude clinique du projet Brain Computer Interface (BCI), réalisée à Clinatec (Carnot CEA LETI, CHU Grenoble Alpes, UGA), valident la preuve de concept du pilotage d’un exosquelette 4 membres spécifique par la pensée. Pour la première fois, un patient tétraplégique a pu se déplacer et contrôler ses deux membres supérieurs grâce à une neuroprothèse et un exosquelette 4 membres spécifique. La neuroprothèse recueille, et transmet en temps réel les signaux cérébraux du patient qui sont décodés par un ordinateur pour contrôler l’exosquelette.

Ce pilotage est rendu possible par l’implantation long-terme d’un dispositif médical semi-invasif de mesure de l’activité cérébrale appelé WIMAGINE®, développé notamment par le Carnot CEA LETI, et par l’exosquelette 4 membres spécifique développé par le Carnot CEA LIST. Cette technologie est destinée, à terme, à donner une plus grande mobilité aux personnes en situation de handicap moteur.
C’est une véritable innovation de rupture dans le traitement des pathologies fonctionnelles qui pourrait révolutionner tout le processus de réhabilitation fonctionnelle.