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Comment fonctionne une prothèse bionique ?

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Comment fonctionne une prothèse bionique ?

Une prothèse bionique est un membre artificiel commandé par l’électronique. Au bras, des électrodes posées sur la peau captent l’activité électrique des muscles et commandent les moteurs de la main. À la jambe, des capteurs renseignent un microprocesseur qui ajuste le genou ou la cheville à chaque pas. Le retour du toucher relève encore de la recherche.

Prothèse bionique, mécanique ou passive : où passe la frontière

Le mot « bionique » appartient au langage courant. La Haute Autorité de santé (HAS) parle de prothèses « myoélectriques » pour le bras et de genou « à articulation commandée par microprocesseur » pour la jambe. Son avis du 26 mai 2026 sur un système myoélectrique classe l’appareillage du membre supérieur en quatre familles :

  • inerte : l’extrémité reste fixe et joue surtout un rôle esthétique ;
  • passive : la main prothétique se positionne avec la main opposée ;
  • active mécanique : une commande mécanique, un câble par exemple, actionne la main ou la pince ;
  • active électrique : un signal électrique déclenche le mouvement, c’est la famille dite bionique.

Côté jambe, un genou à microprocesseur modifie sa résistance en temps réel, là où un genou mécanique garde les réglages posés par l’orthoprothésiste. Les genoux décrits par la HAS ne propulsent pas la jambe : ils dosent la flexion à travers un vérin hydraulique ou un fluide magnétorhéologique.

Une prothèse remplace un segment absent, quand un exosquelette industriel assiste un membre bien présent.

La commande myoélectrique, du muscle à la pince

Le principe a une cinquantaine d’années, rappelle le roboticien Nathanaël Jarrassé dans CNRS Le journal, en juillet 2019. Deux électrodes posées sur la peau, au-dessus de deux muscles opposés comme le biceps et le triceps, mesurent le signal d’une contraction volontaire. Une contraction ferme la main, l’autre l’ouvre.

Cette commande myoélectrique suppose, selon la HAS, une double emboîture fabriquée sur mesure par l’orthoprothésiste, des électrodes et leurs câbles, une main ou une pince, parfois un coude et une rotation du poignet, un gant de recouvrement, des batteries et un chargeur. Le réglage dépend de l’âge, du niveau d’amputation et du nombre de signaux musculaires exploitables.

Une main à cinq moteurs

La main multiarticulée va plus loin. Dans celle que la HAS a réévaluée en octobre 2024, chaque doigt possède son moteur, le pouce pivote sur une rotule pour se placer en opposition et la vitesse des doigts suit l’intensité de la contraction. La personne choisit une prise préprogrammée par des contractions spécifiques. C’est le « code morse » décrit par Nathanaël Jarrassé, qui oblige à commander les articulations une par une.

Capter, analyser, agir

L’appareil reprend le cycle perception, traitement, action d’un robot. L’avis de la HAS du 21 mai 2024 sur une cheville électronique le résume en trois briques : des capteurs prennent l’information, un microprocesseur l’analyse, un actuateur reproduit le mouvement. À la différence d’un bras industriel, la prothèse suit l’intention de la personne, pas une trajectoire écrite à l’avance.

Brassard à électrodes posé sur un avant-bras pour mesurer les signaux musculaires

Genou et cheville à microprocesseur : la jambe qui s’adapte au terrain

À la jambe, l’enjeu devient la sûreté de chaque pas. Dans le genou évalué par la HAS le 25 février 2025, deux capteurs de charge, un capteur d’angle et un capteur de mouvement transmettent jusqu’à mille informations par seconde au microprocesseur, qui ajuste le contrôle deux cents fois par seconde.

En phase d’appui, quand le pied porte le poids du corps, le genou reste stable sans se dérober. En phase pendulaire, il plie puis s’étend au bon rythme, selon le terrain : sol plat, pente ou escalier. La cheville à microprocesseur évaluée en mai 2024 suit la même logique, avec un actuateur qui modifie l’angle du pied, pour des personnes qui marchent surtout à vitesse constante.

Et si la batterie se vide ? L’avis de janvier 2023 sur un genou destiné aux personnes moins actives prévoit un mode sécurité : la résistance à la flexion devient élevée, ce qui rapproche l’articulation d’un genou verrouillé.

Bras ou jambe : deux défis qui ne se ressemblent pas

Une prothèse de bras se juge à la dextérité, une prothèse de jambe à la stabilité :

  • au bras, des contractions volontaires commandent la main, ce qui demande un apprentissage exigeant ;
  • à la jambe, les capteurs travaillent sans commande volontaire, et le poids comme le risque de chute dominent ;
  • dans les deux cas, l’autonomie de la batterie rythme la journée.

Pour le membre supérieur, la HAS indique qu’une prothèse myoélectrique se prescrit en première ou en deuxième intention selon le membre résiduel, l’âge, les capacités cognitives et le projet de vie. Pour la jambe, les genoux à microprocesseur des personnes actives visent les amputations au niveau du genou ou au-dessus, avec une vitesse de marche d’au moins 3 km/h et un périmètre de marche continu supérieur à 500 mètres.

D’après la HAS, environ 230 personnes ont été remboursées pour une prothèse myoélectrique en 2024, et 500 à 510 environ pour un genou à microprocesseur en 2023, deux chiffres en hausse.

Personne de dos marchant entre des barres parallèles avec une prothèse de jambe à genou électronique

Obtenir une prothèse bionique en France : le parcours

Le parcours commence chez le médecin. Pour une prothèse myoélectrique, la prise en charge suppose l’avis favorable d’un médecin responsable de l’appareillage, exerçant dans un service de rééducation fonctionnelle. Pour un genou à microprocesseur, la prescription revient à un médecin de médecine physique et de réadaptation (MPR) ou à une équipe pluridisciplinaire, selon le modèle. Les avis de la HAS décrivent ensuite quatre étapes :

  1. un bilan du membre résiduel, de la peau et des signaux musculaires, mesurés par des myotesteurs ;
  2. la fabrication par l’orthoprothésiste d’une emboîture de test, à partir d’un moulage ou d’un scan 3D, puis la programmation des composants ;
  3. un essai d’au moins quatre semaines pour la main multiarticulée évaluée en 2024, de quinze jours pour le genou évalué en 2025 ;
  4. la prescription définitive, avec une rééducation commencée dès l’essai.

Côté remboursement, ces appareils relèvent des orthoprothèses du titre II, chapitre 7, de la liste des produits et prestations remboursables, aussi appelées grand appareillage orthopédique. Service-Public met en ligne deux formulaires de l’Assurance maladie propres à ce grand appareillage : la prescription médicale et la demande d’accord préalable. Sa fiche sur l’accord préalable, vérifiée le 1er décembre 2025, précise qu’en règle générale l’absence de réponse de la caisse dans les quinze jours suivant la réception vaut accord. Pour un montant précis, l’orthoprothésiste et la caisse primaire restent les interlocuteurs.

Mains qui ajustent une emboîture de prothèse d’avant-bras sur un établi d’orthoprothésiste

Poids, batterie, entretien : les limites au quotidien

Le poids se porte au bout du membre résiduel. Les avis de la HAS donnent des repères : de 432 à 628 grammes pour une main multiarticulée selon sa configuration, 1,63 kg pour un genou à microprocesseur, de 1,3 à 1,6 kg pour une cheville électronique.

L’énergie impose une routine. La main évaluée en 2024 se recharge en deux heures environ et sa batterie se remplace tous les 12 à 18 mois, quand le genou évalué en 2025 annonce 48 à 72 heures d’usage continu. Une prothèse électronique passe aussi par l’atelier : révisions obligatoires du genou entre 20 et 24 mois puis entre 40 et 48 mois, révision annuelle de la main, avec un appareil de prêt pendant l’intervention. Dans l’étude de suivi transmise à la HAS, plus d’un tiers des porteurs de la main ont connu une panne, un blocage ou la casse d’un doigt.

Reste l’apprentissage. Nathanaël Jarrassé parle de semaines d’entraînement avant qu’une contraction isolée devienne intuitive, et certaines personnes abandonnent en route. La transpiration, l’anxiété ou la fatigue musculaire peuvent aussi fausser les signaux. La HAS cite parmi les contre-indications à l’essai d’une main multiarticulée une réponse musculaire faible, des douleurs qui rendent l’emboîture intolérable ou une intolérance cutanée.

Le retour sensoriel, encore au laboratoire

La main multiarticulée évaluée par la HAS ne transmet pas de sensations comme la chaleur ou l’humidité : la personne surveille sa prise des yeux. Le retour sensoriel reste donc un sujet de recherche.

Un reportage de l’Inserm publié en 2018 décrit une piste testée à l’Institut des systèmes intelligents et de robotique, à Paris : des vibreurs placés sur le bras valide signalent la position de la main robotisée. Le reportage qualifie ce langage entre humain et machine d’« encore sommaire ». Côté commande, une autre piste présentée dans CNRS Le journal décode les contractions liées aux gestes du membre fantôme, mais ses réglages doivent être refaits régulièrement. Le même défi existe en chirurgie, avec le retour haptique des robots chirurgicaux.

Le bon interlocuteur reste le médecin de médecine physique et de réadaptation : c’est lui qui confronte ces annonces au membre résiduel, aux signaux disponibles et au projet de vie de chaque personne.

Prothèses bioniques : les questions fréquentes

Une prothèse bionique redonne-t-elle le sens du toucher ?

Pas encore de façon courante. La Haute Autorité de santé précise, dans son avis d’octobre 2024 sur une main multiarticulée, que celle-ci ne transmet ni la chaleur ni l’humidité. La personne contrôle donc sa prise du regard. Des équipes de recherche testent des retours par vibrations sur le bras valide ou des commandes fondées sur le membre fantôme, mais ces travaux restent expérimentaux et leur arrivée dans un appareil courant prendra du temps.

Qui prescrit une prothèse bionique en France ?

Le parcours démarre chez un médecin de médecine physique et de réadaptation, souvent dans un service de rééducation d’un établissement de santé. Pour une prothèse myoélectrique, la prise en charge suppose l’avis favorable d’un médecin responsable de l’appareillage et un dossier d’évaluation complet. L’orthoprothésiste fabrique ensuite l’emboîture et règle les composants. Le dossier passe par les formulaires de grand appareillage de l’Assurance maladie, avec, le cas échéant, une demande d’accord préalable.

Une prothèse bionique supporte-t-elle l’eau ?

Tout dépend du modèle. D’après les avis de la HAS, un genou à microprocesseur évalué en 2025 résiste aux projections d’eau douce ou de pluie, alors qu’une cheville électronique évaluée en 2024 tolère une immersion jusqu’à un mètre pendant trente minutes au plus. Pour une main multiarticulée, la garantie couvre les mauvaises manipulations, sauf celles liées à l’eau. Une prothèse de secours, mécanique ou esthétique, peut aussi être prise en charge en complément d’une prothèse myoélectrique.