À l’écoute du genou pour mieux comprendre l’état de l’articulation

Et si les sons émis par nos articulations pouvaient révéler des informations invisibles à l’œil nu ? C’est le pari de Michal Ruzek, chercheur au laboratoire de mécanique des contacts et des structures (LaMCoS) [1], qui explore l’acoustique du genou pour mieux comprendre le fonctionnement des articulations et suivre leur santé. Son projet a été retenu dans le cadre de la troisième saison des OpenLabs INSA, qui visent à soutenir une recherche à impact, au service des grands enjeux de société. Explications.

Quand on évoque les frottements, l’image des pneus vient souvent à l’esprit. Mais les phénomènes de contact, d’usure et de frottement sont omniprésents bien au-delà de l’automobile. À l’INSA Lyon, le laboratoire LaMCoS étudie ces mécanismes fondamentaux, avec des applications dans les transports, l’industrie et l’énergie. Michal Ruzek, chercheur au sein de ce laboratoire, a souhaité casser les codes de son champ de recherche habituel. « Les articulations sont aussi des surfaces qui glissent et qui frottent ». Son projet, retenu dans le cadre de la troisième saison des OpenLabs INSA, explore ainsi un domaine encore très confidentiel : l’acoustique des genoux, à la croisée de la mécanique et de l’acoustique.

Aux origines, une expérience personnelle qui va vite alimenter la réflexion du scientifique. « J’avais moi-même des problèmes de genou, et je me suis demandé comment relier une problématique de recherche à quelque chose de vécu », raconte Michal Ruzek. Progressivement, le chercheur retrouve des publications scientifiques datées d’avant la Seconde Guerre mondiale. « Les capteurs existaient, mais il n’était pas possible de réécouter et d’analyser les sons. »

Une méthode prometteuse

Après la guerre, la recherche délaisse progressivement ce sujet au profit du développement des technologies ultrasons modernes et de l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Aujourd’hui, seuls une dizaine de chercheurs dans le monde poursuivent ce type de travaux. Michal Ruzek voit de réels avantages à cette approche qui pourrait avoir des impacts significatifs dans le suivi des soins et faire l’économie de machines plus coûteuses : « Elle n’est pas invasive, elle est plus légère que l’IRM ou les rayons X, et elle apporte une information différente, on peut aussi écouter l’articulation durant le mouvement ».

L’acoustique du genou utilise deux types de capteurs : des microphones et des capteurs de vibration. « Ils produisent des sons comparables à des pas dans la neige : inaudibles à l’oreille, mais riches en informations », explique le chercheur. Les premiers tests sur des volontaires, et même sur lui-même, montrent que la méthode est prometteuse, mais encore fragile. « Il faut améliorer la fiabilité. Certains câbles se frottent et parasitent les mesures », détaille Michal Ruzek.

De nombreux défis

Grâce à OpenLabs, ce projet qui implique trois chercheurs - Michal Ruzek (LaMCoS, INSA Lyon), Zaineb Smida (Institut Camille Jordan, INSA Lyon) et Jean-François Dupuy (IRMAR, INSA Rennes) -, sera doté d’un budget pour financer au cours des prochains mois un stage de master 2 ou un projet de fin d’étude (PFE). « Idéalement, il nous faudrait une personne formée ou spécialisée en traitement du signal, avec des compétences en acoustique ou en statistique », décrit Michal Ruzek.

Malgré les contraintes techniques, financières et réglementaires, le chercheur reste confiant : « La suite du projet est pleine de défis, mais le potentiel est réel ». À la croisée de la mécanique, de l’acoustique et des mathématiques, cette démarche illustre la capacité de la recherche à revisiter des pistes anciennes à la lumière des outils contemporains. En misant sur une approche non invasive et plus légère, l’acoustique du genou pourrait, à terme, compléter les méthodes d’imagerie existantes et offrir de nouvelles solutions.

[1] Le LaMCoS est une unité mixte de recherche de l’INSA Lyon et du CNRS.