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Définition d'" alternatives "

Il est désormais possible d'affiner la définition traditionnelle de ce que l'on appelle une alternative. Cette reconsidération de la définition de l'expression " alternatives " est plus qu'opportune en raison des avancées technologiques, de l'évolution de l'éthique et de l'existence d'approches très efficaces qui peuvent remplacer celles qui sont préjudiciables pour les animaux et ceci dans tous les domaines des sciences de la vie. En matière d'enseignement, cette définition peut se concevoir soit de façon stricte et n'inclure que les solutions de remplacement à proprement parler, soit avec une vision plus élargie et intégrer des approches permettant de travailler avec des animaux de manière non préjudiciable et même bénéfique pour ceux-ci. Une telle définition va bien au-delà de la définition " réduction, remplacement et affinement " des expériences sur les animaux, énoncée par Russell et Burch1. Cette définition plus élargie correspond mieux, lorsqu'il s'agit de l'enseignement des sciences de la vie, à l'orientation qui doit être donnée pour acquérir des connaissances et des compétences dans ce domaine, car elle reflète exactement les possibilités de substitution actuelles.

Les méthodes alternatives sont, par conséquent, des outils et des approches pédagogiques éthiques qui peuvent se substituer à l'utilisation de méthodes préjudiciables pour les animaux ou venir s'ajouter à des programmes pédagogiques éthiques existants. On associe très souvent plusieurs solutions alternatives de façon à satisfaire aux objectifs de l'enseignement et ainsi apporter d'autres résultats pédagogiques que les expériences sur les animaux ne peuvent pas offrir. Il s'agit notamment du recours à :

· des films et vidéos
· des modèles, mannequins et simulateurs
· des simulations multimédias sur ordinateur
· des cadavres et tissus d'animaux obtenus de façon éthiquement acceptable
· des travaux cliniques sur des animaux en consultation et des animaux volontaires
· l'auto-expérimentation menée par les étudiants
· des techniques in vitro
· des études de terrain

Ce chapitre traite en détail des types d'alternatives citées ci-dessus et examine plus avant leur impact pédagogique et leur potentiel. Le lecteur trouvera, en annexe, la politique d'InterNICHE en ce qui concerne des alternatives spécifiques et l'élaboration de nouvelles méthodes alternatives.



Films et vidéos

Depuis de nombreuses années, on utilise des films pour l'enseignement en sciences de la vie, afin d'illustrer toutes les parties des programmes qui ont besoin d'être détaillées ou qui sont difficiles à enseigner en laboratoire et pour lesquelles une représentation visuelle est bénéfique. Petit à petit, la plupart des films ont été remplacés par des vidéos, et une partie de ce matériel a été montée en clips sur des supports multimédias tels que CD-ROM et DVD.

Pratiquement tous les établissements utilisent du matériel vidéo moderne et de qualité qui peut jouer un rôle important en tant qu'alternative visuelle à l'utilisation de méthodes préjudiciables pour les animaux. Pour les établissements ayant un budget limité, les vidéos sont une alternative tout à fait réaliste à la dissection et à l'expérimentation animale, surtout si elles sont utilisées en association avec d'autres outils pédagogiques peu coûteux. La vidéo est un outil passif, certes, mais elle peut planter le décor pour un sujet donné et est souvent utilisée pour préparer et étayer un travail faisant appel à d'autres alternatives telles que la pratique des gestes chirurgicaux sur des simulateurs ou des travaux cliniques avec des patients, hommes ou animaux.

Des vidéos de dissections effectuées par des professionnels donnent beaucoup plus d'informations aux étudiants que les dissections qu'ils sont susceptibles de faire eux-mêmes et cela peut tout à fait suffire à des étudiants qui ne travailleront pas sur des animaux dans l'exercice de leur profession. Pour le petit nombre d'étudiants qui ont réellement besoin de faire des dissections, en vue de leur future carrière, l'utilisation des vidéos permet d'acquérir une formation initiale avant de passer à des dissections sur des cadavres obtenus de manière éthiquement acceptable. Avec les vidéos d'expériences effectuées en pharmacologie et physiologie, tout comme avec les logiciels correspondants, l'étudiant est à même de voir des procédures qui, faites sur des animaux vivants, seraient éthiquement inacceptables ou difficiles à illustrer clairement. Outre les images et la bande son, un grand nombre de vidéos incluent des graphiques.

Vidéo numérique

Les récentes avancées technologiques offrent de nouvelles opportunités de créer, développer et maximiser avec créativité le potentiel des ressources pédagogiques basées sur la vidéo en association avec des logiciels informatiques2. La numérisation des vidéos est peu coûteuse et la procédure est relativement simple. Le montage de vidéos numériques, y compris l'inclusion de commentaires parlés, de photos et de graphiques, ainsi que la copie et la distribution, peuvent très bien se faire au moyen d'un équipement informatique courant et du logiciel approprié et avec des connaissances informatiques de base. Grâce à la numérisation, les séquences vidéos sont rapidement accessibles et peuvent être facilement utilisées lors d'un cours ou de travaux pratiques en laboratoire. Nombre d'entre elles sont, par ailleurs, disponibles sur Internet. Cette technologie, à partir du moment où l'on est un peu créatif, peut s'avérer être un support pédagogique hautement performant.



Modèles, mannequins et simulateurs

Ces alternatives non animales comprennent aussi bien des objets didactiques synthétiques qui représentent des organes, des membres ou des animaux entiers, que des appareils permettant de simuler les différentes fonctions physiologiques ou encore des gestes cliniques et des scénarios. Les termes descriptifs sont utilisés de façon assez large et sont même, parfois, interchangeables. Généralement, quand on parle de " modèles ", il s'agit d'objets dont le but est de faire comprendre la structure anatomique ; les mannequins, surnommés quelquefois " fantômes ", sont des représentations, grandeur nature, d'animaux ou d'humains, et ils sont utilisés pour l'apprentissage des gestes cliniques ; les simulateurs sont des outils pour apprendre les bons gestes cliniques, la chirurgie et les soins d'urgence et comprennent les mannequins informatisés ainsi que des appareils conçus pour se former aux gestes chirurgicaux et aux techniques de suture.

Des modèles en plastique, montrant la structure interne des animaux, sont utilisés couramment à travers le monde pour enseigner la morphologie. De même que des cadavres d'animaux, de source éthiquement acceptable, peuvent être disséqués et préservés en faisant appel, par exemple, à la technique de plastination. Dans le domaine de l'orthopédie, que ce soit en médecine humaine ou vétérinaire, on utilise beaucoup les os en plastique pour illustrer les fractures.

Des simulateurs simples et peu coûteux peuvent être utilisés pour acquérir une bonne psychomotricité et apprendre les bons gestes cliniques tels que la coordination entre l'œil et la main, la manipulation des instruments et les techniques de suture. Des simulateurs de peau et d'organes creux, d'anastomose intestinale, de microchirurgie, etc. sont fabriqués à partir de plastique ou de latex spécialement étudiés pour simuler les tissus et les organes de la manière la plus réaliste possible. Des pathologies, comme les kystes, peuvent être intégrées dans certains simulateurs afin de s'entraîner à faire des excisions. Même des chambres à air de pneus de bicyclette sont parfois mises à contribution, comme outils usuels et pratiques, pour l'acquisition de compétences de base.

Simulateurs dynamiques

Un simulateur pour la formation en chirurgie peu invasive peut être relié à des organes d'animaux obtenus de façon éthiquement acceptable ; ces organes sont mis sous perfusion et permettent aux étudiants de s'entraîner3. Un autre simulateur, en cours de développement, utilise la perfusion d'un cadavre humain ou de parties du cadavre pour donner une alternative réaliste à la chirurgie sur un patient4 . Une pompe spécialement conçue permet d'envoyer un liquide coloré dans les veines et les artères. Ce simulateur est aussi capable d'appliquer une pression artérielle qui peut être retransmise aux vaisseaux, ce qui a pour effet de simuler de façon réaliste la vascularisation, et ceci, à l'intérieur d'un circuit fermé. On peut également utiliser cette forme de simulation pour des dissections et pour toute une gamme de gestes de microchirurgie tels que des sutures vasculaires, des anastomoses et réparations, des applications de clips pour des ruptures d'anévrisme, des résections intraparenchymateuses, le traitement des hémorragies ainsi que pour des procédures endoscopiques. La chirurgie qui est réalisée par le biais de ce dispositif correspond bien à la réalité et cette technique peut être appliquée à des cadavres d'humains comme à des cadavres d'animaux.

D'autres simulateurs comprennent des appareils fabriqués par des enseignants pour illustrer des processus dynamiques tels que la physiologie de la circulation. Ces dispositifs sont faciles à monter en utilisant des accessoires que l'on trouve habituellement dans les laboratoires, comme des pompes, des tubes, des valves et du liquide coloré ; on peut aussi fabriquer des simulateurs à circuit électronique pour illustrer les processus neurophysiologiques.


Formation pratique

Des mannequins représentant des patients humains sont souvent utilisés dans certains pays pour former les étudiants et les professionnels aux soins d'urgence et à la maîtrise des compétences et des procédures cliniques. Les mannequins les plus sophistiqués présentent une peau, des os et des organes artificiels et même, parfois, des cœurs qui battent et des liquides artificiels qui simulent le sang et la bile. Ceci, grâce à des techniques d'imagerie de pointe (scanner) et des moulages de précision, effectués par des ingénieurs, qui permettent d'obtenir des organes réalistes au plan anatomique. Certains mannequins sont équipés d'un système informatique qui permet de simuler de véritables situations d'urgence et de faire un suivi en temps réel du succès obtenu par l'étudiant, que ce soit pour gérer une urgence ou dans un contexte d'intervention chirurgicale. Les chirurgiens et médecins en formation peuvent ainsi apprendre dans un environnement qui est sans danger pour les patients. De même, ce système de suivi peut aussi contribuer à assurer une cohérence et une uniformité dans la formation. Comme pour toute méthode alternative de ce genre utilisée au maximum de son potentiel, il ne s'agit pas seulement d'inculquer à l'étudiant un savoir-faire, mais de lui en donner la maîtrise. Ayant été confrontés à des situations cliniques simulées, les étudiants auront acquis les compétences pratiques et les capacités mentales et émotionnelles nécessaires pour gérer une situation réelle, compétences et capacités qui pourront, bien sûr, être affinées par la suite.

Les mannequins représentant des animaux peuvent aider à l'apprentissage de la manipulation, des prises de sang, de l'intubation, de la thoracentèse et des techniques de réanimation cardio-pulmonaire, pour ne citer que quelques exemples. Le réalisme anatomique et physiologique diffère selon les mannequins. Pour des procédures difficiles telles que la pose d'une sonde urinaire chez une chienne, des mannequins anatomiquement fiables permettent aux étudiants de suivre des indications visuelles et tactiles pour arriver à maîtriser la technique. L'étudiant pourra s'exercer à des procédures très techniques, qui représentent un risque et/ou un stress pour l'animal, sans utiliser d'animaux vivants ; il pourra aussi travailler sur des cas d'urgence avant d'être confronté à des situations cliniques réelles, ce qui lui permettra de prendre confiance et d'acquérir les compétences requises. L'étudiant aura, en utilisant une série de mannequins, la possibilité de mieux appréhender la grande diversité d'individus existant chez les animaux, puis il pourra travailler sur des cadavres obtenus de façon éthiquement acceptable pour ensuite passer, sans aucun problème, à l'expérience clinique sur des animaux vivants.

Les mannequins et les simulateurs permettent une formation dite de terrain, éthiquement acceptable et économiquement intéressante. Ils offrent à l'étudiant plus de souplesse, car il pourra travailler à son propre rythme, apprendre de ses erreurs et répéter les procédures sans que les animaux aient à en subir les conséquences. Certains des simulateurs de base peuvent aussi être utilisés par les étudiants, chez eux, tout comme ils le font en laboratoire, ce qui permet, éventuellement, de libérer une partie des ressources du département. Le temps et les ressources consacrés, par le passé, à organiser des travaux de laboratoire sur des animaux pour apprendre les compétences de base, peuvent être redirigés vers le développement et l'utilisation de simulateurs avec les opportunités qu'ils offrent en termes de mise en situations réelles avec des patients, dans un contexte clinique. Ces simulateurs offrent la possibilité de s'entraîner à la maîtrise de gestes chirurgicaux très complexes et d'autres types de formation qui, autrement, nécessiteraient l'utilisation de patients humains et animaux.


La simulation informatique multimédia

La souris d'ordinateur

L'émergence et l'application des technologies informatiques ont révolutionné la science et la société dans son ensemble. Des processeurs à haut débit et des logiciels très puissants ont transformé la façon de collecter et de traiter les données, la manière de modéliser et d'expliquer les processus biologiques et de transmettre les connaissances. Les possibilités offertes par les avancées de la technologie informatique dans le cadre de l'enseignement des sciences de la vie se sont multipliées de manière exponentielle au cours de la dernière décennie. Internet et les logiciels multimédias disponibles sur CD-ROM et DVD remplissent une fonction primordiale dans de nombreuses universités et s'adaptent très bien aux différents contextes pédagogiques : en laboratoire, en salle de cours, en travaux dirigés ou pour des projets. Qu'il s'agisse de dissections et d'expériences virtuelles que les étudiants peuvent effectuer sur écrans, dans des laboratoires bien équipés, ou de simulations en réalité virtuelle de techniques cliniques avec aides tactiles, il n'y a pratiquement aucune limite aux possibilités de l'apprentissage assisté par ordinateur, sauf éventuellement des contraintes d'ordre technique ou un manque d'imagination.

Les toutes premières simulations n'étaient rien de plus que des livres de cours enregistrés sur disques. Désormais, les programmes multimédias interactifs optimisent la qualité et le niveau de l'apprentissage et peuvent inclure laboratoire virtuel, images photographiques en 3D, graphiques, vidéos et texte. Ces modules logiciels très perfectionnés ont été conçus par des enseignants afin de mieux satisfaire aux objectifs de chaque cours, en aidant l'étudiant à visualiser et comprendre la structure et le processus, à expérimenter et apprendre les stratégies de résolution de problèmes, et à acquérir toute une gamme d'autres compétences.

L'amélioration de l'étude de l'anatomie

Lors d'une dissection ou d'un cours d'anatomie virtuels, l'étudiant peut effectuer les tâches étape par étape, peut les répéter si nécessaire, et apprendre l'anatomie fonctionnelle au fur et à mesure qu'il avance dans le programme. Les programmes diffèrent les uns des autres par rapport à leur contenu. Certains offrent des photothèques d'images couleur, couvrant aussi bien l'anatomie de base que la microanatomie, avec la possibilité de faire des gros plans ; d'autres, en cliquant tout simplement sur la souris, permettent, avec des commentaires sonores ou des champs de texte donnant des explications et posant aussi des questions, de comparer les morphologies de différentes espèces ; il existe aussi des possibilités de mettre en premier plan ou de faire disparaître graduellement des organes individuels ou des systèmes entiers en contrôlant l'opacité à l'intérieur d'une image composite ; de présenter des processus physiologiques tels que la digestion ou l'activation musculaire par le biais d'une technique de morphing ; de faire pivoter des organes et les éléments du squelette, de présenter des animations et des transparences pour toutes les parties du corps. Ces possibilités n'existent pas dans l'environnement du laboratoire traditionnel ; or ces programmes sont disponibles, sur demande, et offrent en plus d'une simulation à grande vitesse une expérience sensorielle très riche qui permet de bien mieux se rendre compte des structures et des relations structurelles.

Il est intéressant de noter que les nouvelles disciplines telles que la génétique, la biologie cellulaire et moléculaire et les sciences neurologiques empiètent dorénavant sur le temps qui était consacré aux sujets plus traditionnels ; dans le contexte actuel, les logiciels pédagogiques multimédias peuvent aussi contribuer à redynamiser et à moderniser l'étude de l'anatomie, à maintenir l'équilibre entre les différentes matières et, ainsi, à faire face à l'évolution des sciences de la vie. Cela a déjà commencé avec l'imagerie 2D haute résolution comme l'atlas numérique " Visible Human " (l'Humain Visible) et les toutes dernières simulations d'anatomie. Au fur et à mesure que les nouvelles technologies d'imagerie comme l'ultrason 3D, la tomographie assistée par ordinateur (CAT) et l'imagerie en résonance magnétique (IRM) deviennent plus accessibles et d'utilisation plus courante, la technique de visualisation pour l'anatomie et la physiologie, le diagnostic, la formation à l'aide de la chirurgie simulée et de réelles interventions chirurgicales seront toutes facilitées. La réalité virtuelle fait déjà appel à certaines des ces techniques de pointe.


Le laboratoire virtuel

Les logiciels avec laboratoire virtuel intégré offrent toute une gamme d'outils sur écran et permettent une interactivité très dynamique. Ce genre de programme tend à simuler les traditionnelles préparations de matériel biologique et les expériences faites dans le domaine de la physiologie, de la pharmacologie et des soins d'urgence. Ces matières se prêtent bien à l'emploi de supports multimédias en raison du besoin de corréler des évènements multiples et simultanés et de comprendre l'interaction entre des phénomènes complexes. 

Les simulations rendent possibles des travaux orientés vers la pratique, en se basant sur les connaissances théoriques de l'étudiant. L'enseignant peut décider de présenter à toute la classe certains aspects du programme en utilisant un projecteur de données pour les aider à clarifier les objectifs avant de se servir des simulations. Les étudiants peuvent apprécier une présentation sous forme de cours magistral comme support à leur expérience individuelle ou en groupe. Ce qui est important, c'est de trouver le bon équilibre entre le défi inhérent à toute nouvelle méthode pédagogique et les connaissances et compétences de l'étudiant à un moment donné, afin d'optimiser l'enseignement.

Les laboratoires virtuels décrivent en détail la préparation, l'équipement de base et la méthode pertinente pour réaliser l'exercice pratique ; les étudiants effectuent ensuite, par eux-mêmes, des expériences de simulations de réactions de tissus à des stimuli ou des agents pharmacologiques, avec le suivi et l'enregistrement de données à l'aide d'oscilloscopes sur écran, de graphiques, de tableaux et autres dispositifs, exactement comme cela se ferait lors de travaux pratiques sur des animaux ou lors de scénarios de cas cliniques. Ceci peut se faire en temps réel ou selon les besoins ; l'expérimentation, dont le but est de trouver des solutions à des problèmes bien spécifiques, peut bénéficier de l'opportunité de travailler plus rapidement et à moindre coût, ce qui n'est pas possible dans le cadre d'un laboratoire traditionnel.

Dans un exercice pratique virtuel de physiologie cardiovasculaire, différents paramètres tels que la pression et le volume peuvent être modifiés lors des expériences afin de générer des jeux de données qui serviront à l'analyse ; un même programme peut contenir différents niveaux de complexité et les enseignants prescriront à leurs étudiants le niveau qui correspond aux objectifs du cours. Les réponses peuvent très bien provenir d'expériences sur animaux, effectuées dans le passé, ou d'algorithmes et inclure des variables aléatoires pour simuler la variabilité biologique, donnant ainsi des résultats différents selon les étudiants. Certaines simulations permettent d'illustrer des concepts ou l'accomplissement de tâches qui iraient à l'encontre de l'éthique ou qui seraient tout simplement trop difficiles, voire impossibles, à mener dans des conditions réelles comme, par exemple, les effets provoqués par l'inhalation de faibles concentrations d'oxygène, la mesure du volume du liquide céphalorachidien ou la réutilisation de certaines préparations.


Applications du web

Les logiciels accessibles sur le web et mis au point pour les étudiants représentent une possibilité, de plus en plus prise en compte, de développement de l'apprentissage assisté par ordinateur, en offrant une facilité d'accès et d'utilisation, aussi bien au sein des établissements que pour l'enseignement à distance. Certaines alternatives et certains cours de formation sont déjà disponibles en ligne, mais Internet, en tant que support, a un énorme potentiel qui ne demande qu'à être exploité afin de maximiser l'utilisation créative et l'impact positif de ce genre de technologie sur le processus d'apprentissage. Par exemple, ce genre de programme pourrait proposer de l'expérimentation en ligne ; les étudiants pourraient travailler où et quand ils le désirent, revenir à leur laboratoire en ligne personnalisé, pour réviser ou aller plus avant dans les expériences ; les professeurs auraient plus de facilité pour assurer le suivi et l'analyse des résultats individuels. De la part des enseignants et de leurs collaborateurs, une telle vision requiert non seulement la capacité de créer du matériel pédagogique, mais aussi une bonne connaissance des applications du web ainsi que les compétences techniques nécessaires à la conception et à la programmation. Il faut aussi, bien sûr, avoir l'équipement informatique et les logiciels adéquats.

Lorsque les enseignants travaillent sur le contenu et la structure de leurs cours, ils ont pour habitude de décortiquer les ressources pédagogiques existantes pour en créer de nouvelles, puis d'en associer les différentes composantes pour atteindre les objectifs qu'ils se sont fixés. L'un des concepts actuellement à l'étude, comme étant à l'avant-garde de la conception et de l'application du web dans des buts pédagogiques, est celui du partage de ces éléments de conception ou " objets d'apprentissage ". Il existe des exemples de ces objets ou outils d'apprentissage qui pourraient être utiles à d'autres enseignants intéressés par la conception de logiciels de méthodes alternatives nouvelles, telles que des pièces d'équipement de laboratoire virtuel et des algorithmes, bien conçus, provenant de méthodes alternatives existantes… pour n'en citer que quelques-uns. La façon dont sont conçus les logiciels actuels ne permet pas, pour la plupart, de sortir des composantes individuelles de leur contexte. Libérer les outils d'apprentissage qui ne fonctionnaient, par le passé, qu'avec certains programmes bien spécifiques et s'assurer que les nouveaux logiciels sont conçus avec un contenu qui puisse être réutilisé, donnera un éventail plus large d'options aux enseignants. Ce concept pourrait être optimisé et se concrétiser en un système d'aide mutuelle, par le biais d'une base de données en ligne, avec des utilisateurs qui auraient, ainsi, la possibilité d'apporter et de prendre des éléments de programmes. Le freeware existant pourrait être aussi mis à disposition. Le partage de ces ressources est un réel processus de démocratisation qui facilitera la conception et la mise en place de programmes performants : les développeurs de logiciels qui auront, dès lors, la liberté de réutiliser des objets d'apprentissage existants, éviteront de répéter un travail déjà accompli et seront à même de se concentrer sur leurs points forts et sur les exigences locales, faisant ainsi progresser les bonnes pratiques dans le domaine de la conception des programmes de cours et de leur réalisation.


Conception et support

Grâce aux logiciels, l'étudiant peut pratiquement s'autodiriger et travailler à son propre rythme : il peut revenir sur certaines parties du programme et se servir du matériel, fourni par son professeur ou intégré dans le programme lui-même, jusqu'à ce qu'il se sente à l'aise avec la procédure expérimentale et les principes enseignés. Ceci va lui permettre d'avoir une bonne connaissance théorique qui lui servira de base pour, ensuite, acquérir de nouvelles connaissances et compétences en utilisant le programme. La confirmation de ces acquis peut se faire par un système d'auto-évaluation, à base de questions et d'un feedback ou retour d'information intégré dans le programme, par la possibilité de présenter des résultats et des conclusions et également par le soutien et l'évaluation du professeur. 

Du matériel de soutien tel que des manuels pour étudiants et des notes de cours pourrait très bien être mis à disposition par le fabricant du logiciel et un outil " tout en un ", configurable selon les besoins, pourrait être la solution idéale pour une mise en œuvre efficace. Les enseignants pourraient très bien prendre l'initiative de leur propre matériel pédagogique.

Des logiciels bien conçus peuvent amener les étudiants à un niveau conceptuel plus élevé et leur apporter une meilleure compréhension des matières enseignées. De plus, les étudiants ont la possibilité de prendre conscience des aspects fondamentaux des sciences de la vie et de les tester, soit individuellement, soit en groupe. Ils sont ainsi motivés pour s'investir dans une recherche concernant leur domaine d'apprentissage et réfléchir à des stratégies de résolution de problèmes, ce qui les encourage à prendre des initiatives, à faire preuve de créativité et d'analyse scientifique. Ce genre d'enseignement est d'autant plus efficace qu'il est profondément ancré dans l'expérience vécue par l'étudiant. Avec la simulation de conditions expérimentales tout à fait réalistes, l'étudiant peut également s'exercer à la conception de protocoles expérimentaux.

L'intégration de plusieurs médias et les différents niveaux d'apprentissage compris dans un seul et même programme offrent un support pédagogique complexe et interactif adapté aux exigences du cours pratique ainsi que de l'étudiant lui-même. Pour bien visualiser et concevoir un logiciel performant, il faut une interdisciplinarité et une collaboration entre physiologistes, éducateurs, graphistes et programmateurs, par exemple. Le fait d'impliquer les étudiants dans le processus de production de nouveaux logiciels, en leur demandant de tester des versions beta et de faire des suggestions d'optimisation, ne peut que contribuer à l'amélioration de la qualité et du potentiel du logiciel tout en rapprochant encore plus les étudiants de la matière qu'ils sont en train d'étudier.

Le caractère innovant des dernières découvertes technologiques telles que les logiciels multimédias, peut s'avérer tout à fait fascinant pour les étudiants comme pour les enseignants, ce qui ajoute un plus à l'expérience pédagogique et tout cela est essentiel à la formation informelle pour des professions où les compétences informatiques joueront un rôle crucial. Cependant, la simulation informatique doit toujours s'accompagner d'expériences pratiques non dommageables, avec des êtres humains ou des animaux vivants, car la technologie doit être considérée comme un fabuleux outil et non comme une alternative à la réalité.

La réalité virtuelle

Toutes les simulations, qu'elles s'appuient sur des logiciels informatiques ou des modèles en plastique, restent des modèles virtuels, mais l'expression " réalité virtuelle " est habituellement assimilée à des logiciels interactifs très sophistiqués, intégrant des graphiques en 3D de qualité exceptionnelle et un environnement d'immersion qui permet d'exercer ses fonctions psychomotrices et de se familiariser avec les différentes procédures par une expérience sensorielle très poussée. La réalité virtuelle augmente sensiblement les opportunités d'interaction en temps réel avec un modèle dynamique de la réalité, par le biais de l'interface homme/ordinateur.

Il a fallu attendre jusqu'à la fin des années 1990 pour que la puissance de calcul nécessaire pour les simulateurs de réalité virtuelle en temps réel soient disponibles sur les ordinateurs personnels. Ceci explique pourquoi ce domaine n'en est encore qu'à ses débuts, et pourquoi les technologies qui y sont utilisées sont des technologies de pointe. La réalité virtuelle a été utilisée dans de nombreux autres domaines tels que les simulateurs de vol et la formation à la gestion des catastrophes, car il est essentiel d'avoir une formation très poussée pour faire face à ces scénarios dits à hauts risques et aussi parce qu'il est évidemment difficile, du point de vue éthique et pratique, de se former en situations réelles. L'adoption de la réalité virtuelle par la profession médicale fut motivée, à la fois, par les mêmes préoccupations quant à l'importance de suivre une formation de très haut niveau et par l'évolution des techniques diagnostiques et thérapeutiques innovantes très peu invasives. Les endoscopes à haute définition, l'imagerie vidéo numérisée et d'autres nouveaux instruments sont de très bons exemples de techniques " virtuelles " et font appel à toute une gamme de compétences techniques qui conviennent parfaitement à la simulation virtuelle de la réalité.

De nos jours, on utilise peu la réalité virtuelle dans les écoles de médecine, les applications qu'on en fait ont plutôt trait à la visualisation d'objets et à l'analyse de données, dans un contexte de recherches et de pratiques cliniques, pour enseigner aux stagiaires et aux professionnels les nouvelles techniques et pour une remise à niveau des chirurgiens spécialisés. La réalité virtuelle suscite encore moins d'intérêt dans l'enseignement de la médecine vétérinaire, et l'amélioration de l'enseignement dans les écoles vétérinaires n'est certes pas une priorité au niveau des budgets. Malgré ce manque de financement et la nature onéreuse de la réalité virtuelle, des informaticiens ont mis au point, en collaboration avec quelques écoles vétérinaires, des simulations de réalité virtuelle pilotes telles que la palpation ovarienne chez la jument et l'exploration anatomique chez le chien5.

Que ce soit dans le domaine médical ou vétérinaire, la réalité virtuelle sera de plus en plus sollicitée pour répondre à des exigences de compétences bien spécifiques chez les étudiants diplômés, mais cela ne se fera que lorsque l'environnement pédagogique sera à même de profiter des avancées technologiques qui devront être adaptées pour satisfaire aux objectifs des enseignants. Ces demandes comprendront une meilleure visualisation de la structure anatomique, des processus physiologiques et pharmacologiques ainsi que des gestes cliniques. Avec le temps, la réalité virtuelle pourrait également être utilisée pour effectuer des expériences plus complexes dans un environnement virtuel, offrant aux étudiants une amélioration des simulations actuellement disponibles et permettant ainsi d'augmenter les possibilités de remplacement dans tous les domaines.


Acquisition de compétences à l'aide de la réalité virtuelle

La réalité virtuelle convient très bien pour s'exercer aux procédures endovasculaires et endoscopiques, en utilisant un patient virtuel. On peut créer des images du patient à l'aide de technologies telles que le scanner et les technologies d'infographie avancée. Lors des simulations en réalité virtuelle, on peut mettre en scène des scénarios différents avec toute une série de complications éventuelles ; le stagiaire apprend en tenant une baguette qui représente un instrument tel que le scalpel ou l'aiguille ; il effectue les procédures requises devant un écran qui permet de visualiser l'anatomie et qui suit le mouvement de l'instrument en temps réel. Des casques permettent d'avoir une vision stéréoscopique, mais il y a toute une série d'autres méthodes disponibles pour s'immerger dans l'environnement virtuel, comme le fait de placer le stagiaire dans une pièce cubique sur les murs de laquelle sont projetées des images qui correspondent, du point de vue dynamique, à ses mouvements.

Pour suivre la procédure simulée, il est possible de choisir parmi toute une série d'angles de vue différents. On peut décider de dissoudre certains tissus afin d'obtenir une meilleure visualisation et une meilleure sensibilité par rapport à certaines structures anatomiques-clés, ce qui permet de mener la procédure à bien avec succès. Il y a bien sûr le feedback visuel, mais le feedback dit haptique - la sensibilité tactile simulée par la réalité virtuelle - joue un rôle de plus en plus important. Il existe des gants, conçus tout spécialement à cet effet, qui permettent au stagiaire de ressentir, en les portant, la résistance qui survient lors de l'interaction d'un endoscope ou d'une pseudo-aiguille avec le corps du patient virtuel. Ce feedback résistant permet de ressentir véritablement le " tangage ", le " roulis " et les " lacets "; grâce à lui, les stagiaires peuvent s'exercer et s'améliorer en exécutant des manipulations difficiles telles qu'une ligature veineuse, la pose d'un cathéter dans une artère coronaire ou comment progresser le long des sinuosités du colon. Il existe d'autres types de feedback tels que les " réactions " émises par le patient virtuel - qui pourra exprimer soit de l'inconfort soit une douleur - et une visualisation à l'écran d'hématomes ou d'hémorragies. Il est possible de mesurer toute une série de paramètres qui peuvent être ultérieurement analysés pour obtenir un feedback encore plus détaillé sur l'intervention.

La réalité virtuelle convient parfaitement -et peut apporter beaucoup- à l'enseignement basé sur la résolution de problèmes, grâce aux possibilités offertes pour l'examen de cas cliniques. Des recherches sur ce genre d'applications sont en cours. Des simulations basées sur le web et utilisant le VRML (le langage de modélisation de réalité virtuelle) sont actuellement à l'étude afin de mieux cerner son potentiel pour l'apprentissage de certains gestes cliniques, tels que la pose de cathéters. Cependant, ces simulations ne permettent pas une immersion aussi poussée qu'avec la réalité virtuelle totale.

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