Microscope robotisé : définition et fonctionnement

Prenons un exemple concret. L’entreprise autrichienne BHS Technologies a développé un système appelé RoboticScope, contrôlé par les mouvements de tête du chirurgien via un casque léger — pas plus lourd qu’un casque de vélo. Ce casque, appelé HMD (head-mounted display), détecte les déplacements de la tête et transmet les instructions à un bras robotique à six axes fabriqué par Stäubli, le modèle TX2-60L, avec une précision de 0,03 mm. Autant dire une précision chirurgicale au sens littéral.

Le système embarque une caméra 3D avec 8 niveaux de zoom optique et un grossissement maximal de 34. Les images s’affichent en temps réel sur deux micro-écrans intégrés dans le casque. L’interface se pilote via deux anneaux concentriques : l’anneau intérieur gère le zoom et la mise au point, l’anneau extérieur s’occupe de la luminosité et de l’enregistrement. Un mode baptisé Orbit Mode permet même d’observer une structure anatomique sous tous les angles sans toucher l’instrument.

Des origines ancrées dans la neurochirurgie

Le concept ne date pas d’hier. Dès 1994, le MKM Zeiss — un microscope robotisé relié à un réseau d’imageurs — permettait d’étendre la biopsie stéréotaxique cérébrale à l’ensemble des opérations neurochirurgicales à ciel ouvert. Sur 364 patients opérés avec ce système, les résultats sont éloquents : la durée moyenne de séjour en réanimation est passée de 4,6 jours à 1,2 jour, et le taux de mortalité postopératoire a chuté de 2,8 % à 0,8 %. Et parmi ces patients, 88 présentaient des lésions jugées inopérables, situées dans des zones jusque-là inaccessibles. La précision intracrânienne atteinte : l’ordre du millimètre.

L’ergonomie, un enjeu souvent sous-estimé

Les microscopes chirurgicaux conventionnels imposent au praticien une posture courbée pendant des heures. Ce n’est pas anodin : les troubles musculo-squelettiques et les déformations vertébrales dégénératives sont des risques réels dans ce milieu. Les exoscopes ont apporté une amélioration, mais avec des limitations persistantes en profondeur de champ et en résolution au grossissement maximal.

C’est là que le microscope robotisé change vraiment la donne. Selon une étude du département de neurochirurgie de l’université d’Innsbruck, 82 % des praticiens interrogés se déclarent satisfaits de la qualité d’imagerie produite. RoboticScope a obtenu son marquage CE comme dispositif médical de classe 1 en mars 2020, puis a été lancé sur le marché européen en mai 2020. Il est aujourd’hui distribué aux États-Unis, en Australie, ainsi que dans plusieurs pays d’Afrique et du Moyen-Orient.

Exoscope robotisé versus microscope robotisé : quelles différences ?

Critère	Microscope robotisé	Exoscope robotisé
Position du praticien	Debout, tête libre	Assis, vue sur écran déporté
Profondeur de champ	Variable selon zoom	Grande profondeur native
Mode de contrôle	Mouvements de tête / HMD	Poignées, pédale, écran tactile
Vision 3D	Intégrée dans le casque	Sur un ou plusieurs écrans

Les microrobots : quand la robotique descend à l’échelle cellulaire

J’ai eu la chance d’assister à une démonstration de microrobots guidés par laser. Honnêtement, voir un objet de 10 micromètres — soit environ deux fois le diamètre d’un globule rouge — se déplacer et saisir une cellule, c’est quelque chose qui laisse sans voix.

Ces microrobots ont été développés à l’Institut des systèmes intelligents et de robotique (Isir) par Edison Gerena, lauréat du prix de thèse 2020 du CNRS en robotique, et Sinan Haliyo, chercheur à l’Isir et maître de conférences à Sorbonne Université. Ils reposent sur la technique des pinces optiques, inventée aux États-Unis dès 1987, aujourd’hui robotisée avec un retour de force à la résolution du piconewton — soit un dix-milliardième du poids d’un gramme.

Ces microrobots bougent selon six degrés de liberté, comme un drone. Ils ont été fabriqués par l’Institut Femto-ST de Besançon via une imprimante 3D de la société Nanoscribe, capable d’une résolution de 100 nanomètres, dans un matériau polymère biocompatible. Un joystick à retour de force permet de les diriger avec précision, tandis qu’une caméra événementielle capte uniquement les mouvements — une approche bien plus efficace qu’une caméra classique.

Des applications médicales concrètes et prometteuses

Ces outils minuscules peuvent s’assembler pour former des machines de l’ordre de la centaine de micromètres. Les applications biomédicales cherchent déjà des terrains très concrets :

1. Le projet ANR OptoBots travaille sur le cancer du côlon, en utilisant des lymphocytes T pour cibler les cellules cancéreuses par adhésion mécanique.
2. Le projet ANR IOTA visite d’autres pistes dans le champ biomédical.
3. Une collaboration envisagée avec le service Cecos de l’hôpital Tenon à Paris vise à robotiser la sélection des gamètes lors de la fécondation in vitro — dont le taux de réussite actuel reste inférieur à 20 %.

Ces systèmes permettent aussi de manipuler des objets à l’intérieur de laboratoires sur puce, des environnements hermétiques où aucune main humaine ne peut intervenir. Pour aller plus loin sur les principes optiques qui sous-tendent ces technologies, je vous invite à lire cet article sur le comment fonctionne un microscope électronique : principes et usages.

Le microscope robotisé, qu’il soit chirurgical ou cellulaire, n’est pas qu’un outil plus sophistiqué. C’est une redéfinition complète de ce que signifie observer, toucher et soigner à l’échelle du vivant. Et ce n’est, croyez-moi, que le début.

Sources : optique” target=”_blank”>wiki microscope optique