Une électrode malléable pourrait améliorer la rééducation vocale

Une équipe de recherche de l’Université McGill a mis au point une électrode malléable, semblable à de la pâte à modeler, qui épouse les contours de la peau. Ce dispositif pourrait améliorer le traitement et le suivi des troubles de la voix et des maladies des voies respiratoires supérieures. Dans le cadre d’une étude de validation de principe, les résultats obtenus à l’aide du capteur ont été comparables à ceux d’une électrode clinique classique, sur le plan du bruit et de la stabilité, lors de l’enregistrement de l’activité de petits muscles du cou.

Selon les chercheuses et chercheurs, ce capteur pourrait faciliter le suivi de la respiration, de la déglutition et de la parole pendant la réadaptation après un accident vasculaire cérébral (AVC) ou chez les personnes atteintes de maladies neurodégénératives, comme la maladie de Parkinson.

« En tant qu’orthophoniste, je peux proposer des exercices de renforcement musculaire à mes patients, mais je ne les vois que 30 minutes par semaine, voire une fois par mois », explique Nicole Li-Jessen, coauteure de l’étude, professeure à l’École des sciences de la communication humaine et chercheuse associée au Programme de recherche translationnelle sur les maladies respiratoires de l’Institut de recherche du Centre universitaire de santé McGill. « Grâce à un capteur musculaire capable de fournir une rétroaction biologique pendant leurs exercices à domicile, les patients pourraient savoir s’ils sollicitent correctement les muscles visés. »

Des signaux difficiles à capter

Les capteurs d’électromyographie (EMG) actuels sont efficaces pour mesurer l’activité musculaire dans de grandes régions du corps, comme les jambes et les bras. Toutefois, selon l’équipe, il est difficile de mettre au point des dispositifs adaptés au cou, car les muscles y sont petits, et la surface de la peau, très courbée.

De plus, la plupart des capteurs commerciaux ne peuvent adhérer à la peau et transmettre les signaux physiologiques sans l’application d’un gel. Or, l’utilisation de gel peut être incommode et finir par assécher les capteurs, ce qui augmente le bruit dans le signal, dit la P^re Li-Jessen.

Le nouveau capteur est constitué d’une pâte souple à base de silicone qui conduit l’électricité comme un métal grâce à de minuscules fils d’argent. Comme il s’applique à sec, il peut épouser étroitement la surface de la peau, ce qui réduit au minimum la présence d’air entre la peau et le capteur, susceptible de perturber le signal.

« Ce qui est étonnant, c’est que sa conductivité électrique augmente lorsqu’on l’étire, fait remarquer Jianyu Li, auteur en chef de l’étude et professeur agrégé de génie mécanique. Lorsque la pâte s’étire, les fils se réorganisent, et le courant passe mieux. »

Pour mettre le dispositif à l’essai, les chercheurs et chercheuses ont façonné la pâte en électrodes adaptées au cou, puis enregistré l’activité musculaire de trois volontaires qui effectuaient des exercices vocaux conçus pour provoquer une fatigue musculaire. Ils ont ainsi pu vérifier si le dispositif pouvait également capter les signaux produits par une activité faible.

« L’étude menée auprès de volontaires constitue une validation de principe et non un essai clinique, précise la P^re Li-Jessen. Elle montre que l’électrode permet d’enregistrer des signaux clairs provenant de petits muscles du cou, ce qui est difficile à faire avec les électrodes classiques. »

L’équipe précise que l’on devra réaliser des études de plus grande envergure et obtenir les autorisations réglementaires nécessaires avant de pouvoir utiliser le dispositif en milieu clinique.

L’étude

L’article « Mechanoadaptive Nanowire Viscoplastic Composites with Strain-Enhanced Conductivity for Reprocessable Bioelectronic Interfaces », par Ran Huo, Shengyun Huang, Dixiang Gong, Xin Zhou, Heng Zhu, Pengyun Zhang, Hideaki Okuyama, Guangyu Bao, Xuan Li, Aram Bahmani, Lisa Martignetti, Zixin Zhang, Hongyu Hou, Changhong Cao, Yixun Cheng, Wei Gao, Dongling Ma, Nicole Y. K. Li-Jessen et Jianyu Li, a été publié dans la revue Science Advances.

L’étude a été financée par les National Institutes of Health des États-Unis, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le fonds Nouvelles frontières en recherche et le Programme des chaires de recherche du Canada.