Un manuel prend vie: La réalité augmentée pour les spécialistes dentaires

Si les manuels sont utiles et contiennent des connaissances précieuses, leur forte densité d'information les rend souvent inaccessibles et peut être rebutante. Avez-vous déjà imaginé vous engager avec le contenu de votre manuel de manière ludique et interactive? L'application AR Osteoclast rend cela possible. Le développeur de jeux Jascha Grübel, de l'ETH Game Technology Center (GTC), et Bernd Stadlinger, membre de l'ETH AI Center et chef de service à la Clinique de chirurgie cranio-maxillo-faciale et orale du Centre de médecine dentaire de Zurich, ont conçu cette application pour permettre aux dentistes de mieux comprendre les processus de remodelage osseux.

Si les étudiantes et étudiants pointent l'appareil photo de leur tablette ou de leur smartphone sur une image donnée de leur manuel de communication intercellulaire, ils et elles se retrouvent à la surface de l'os, à côté d'un vaisseau sanguin. Dans ce microcosme, agrandi par un facteur de 600, les joueuses et joueurs contrôlent des processus biologiques et biochimiques autrement automatiques. Chacun des six chapitres du jeu est introduit par une voix qui explique les tenants et aboutissants de la résorption osseuse ainsi que le rôle des élèves dans le jeu (voir vidéo).

Chaque année, 10% de notre squelette subit un remodelage osseux sans que nous nous en rendions compte. Des cellules appelées ostéoclastes dégradent le tissu osseux, tandis que les ostéoblastes synthétisent de l'os nouveau. Cette connaissance est cruciale pour les dentistes, car les ostéoclastes jouent un rôle important non seulement dans l'exfoliation des dents, mais aussi dans l'intégration des implants dentaires dans la structure osseuse naturelle. En outre, ils protègent les os de la mâchoire contre les infections bactériennes et favorisent la réparation des tissus après une extraction dentaire.

Transformer une carte mentale en jeu - avec les mathématiques

Avant de commencer, Jascha Grübel, le principal développeur du jeu, a dû se familiariser avec le sujet: «J'ai regardé des vidéos didactiques et j'ai fait une carte mentale de toutes les cellules concernées ainsi que de leurs fonctions, actions et interactions.» Comme ces processus corporels sont automatiques, Jascha Grübel a dû déterminer lesquels attribuer aux joueurs. «Par exemple, lorsque le joueur tape sur l'écran, l'ostéoclaste libère des substances messagères pour attirer les cellules souches, qui se transforment alors en ostéoblastes et réparent l'os», explique Jascha Grübel. À l'occasion, les joueurs et joueuses reçoivent des aides symboliques: au chapitre trois, elles et ils contrôlent deux robinets - l'un pour l'acide chlorhydrique et l'autre pour les enzymes - ce qui leur permet de dissoudre l'os avec la bonne quantité de chaque substance. Jascha Grübel construit ces mécanismes de jeu sur une plateforme de développement de jeux appelée Unity. «Il est important pour un jeu que le temps passe également dans l'ordinateur et qu'il détermine la prochaine étape du jeu», explique Jascha  Grübel. «Unity prédétermine l'arrière-plan pour cela, comme les lois de la physique qui doivent s'appliquer dans le jeu.» Car, en fin de compte, tous les mécanismes de jeu sont des calculs mathématiques, explique Jascha Grübel.

Le triangle du jeu, de la science et de l'éducation

Trouver le bon équilibre entre le jeu, la science et l'éducation est le principal défi, selon Fabio Zünd, directeur général du GTC: «Un jeu doit être amusant et source de motivation. Cela signifie que nous devons simplifier les processus biologiques sans les déformer.» À cette fin, les développeurs et développeuses du jeu ont entamé un intense échange d'idées avec des spécialistes dentaires, des chercheuses et chercheurs et les éditeurs et éditrices. «Certains mouvements rappelaient aux chercheuses et chercheurs des connaissances dépassées. Nous avons donc dû réfléchir ensemble à la meilleure façon de représenter l'état actuel des connaissances», rapporte Jascha Grübel.

Un autre défi consistait à s'assurer que l'application fonctionnerait sur autant d'appareils que possible: «Au GTC, nous avons généralement affaire à des prototypes de recherche, qui ne fonctionnent que sur un seul appareil, mais qui peuvent faire des choses folles», explique Fabio Zünd. AR Osteoclasts, en revanche, est un produit de la boutique d'applications destiné à toucher le plus grand nombre de personnes possible. En fait, les développeuses et développeurs ont dû restreindre la technologie d'AR Osteoclasts pour s'assurer que l'application fonctionnerait également sur des appareils plus anciens. L'artiste numérique Violaine Fayolle a compressé le modèle 3D détaillé de l'os à la surface duquel se trouve les joueuses et joueurs pour éviter que les appareils ne chauffent lors de l'affichage du jeu. Le modèle 3D a été créé par le producteur de films médicaux interActive Systems. La société a participé au développement de l'application aux côtés des éditeurs et éditrices.

Qu'est-ce qui est le mieux, jouer ou lire ?

Une étude est actuellement en cours pour déterminer si l'application améliore la motivation et les performances d'apprentissage des élèves. Toutefois, les deux informaticiens sont tous deux convaincus que les jeux ont un grand potentiel éducatif. «Les jeux peuvent être un vecteur d'information, mais il est difficile de savoir ce qu'il faut communiquer», déclare Jascha Grübel. «Nous avons encore besoin de plus de résultats provenant des sciences de l'apprentissage». En trouvant un équilibre entre le jeu et le transfert de connaissances, l'application ne s'est peut-être pas révélée aussi ludique que Jascha Grübel l'avait espéré; cependant, compte tenu du court délai de développement, il est satisfait du résultat. «Transformer le contenu d'un livre en une expérience interactive est nouveau», dit-il. Mais le développeur aura l'occasion de s'amuser encore un peu: avec Bernd Stadlinger, qui a publié Cell-to-Cell Communication, il prévoit de faire avancer le projet. «Nous aimerions réaliser le jeu en réalité virtuelle, ce qui offre davantage de possibilités d'interaction et nous permet d'étudier comment les gens et l'ordinateur interagissent», explique Fabio Zünd.