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  • Biomécanique et bioingénierie (BMBI) – UMR CNRS 7338

    Le labo­ra­toire Bio­mé­ca­nique et bioin­gé­nie­rie (BMBI) mène ses recherches en ingé­nie­rie pour la san­té en déployant des approches de bio­mé­ca­nique et de bioin­gé­nie­rie. Avec pour leit­mo­tiv « com­prendre pour faire », le labo­ra­toire puise sa spé­ci­fi­ci­té dans la plu­ri­dis­ci­pli­na­ri­té, qui lui confère une vision sys­tème des sujets d’é­tude.

    Objectifs

    À l’é­poque du patient connec­té et/ou implan­té, le rôle de BMBI, avec ses 30 ans d’ex­pé­rience, est de pro­mou­voir la recherche tech­no­lo­gique en san­té, en inté­grant en amont les attentes des usa­gers (patients, cli­ni­ciens). Cette démarche se décline en 3 objec­tifs :

    • répondre à des ques­tions médi­cales (pré­ven­tion, trai­te­ment, diag­nos­tic) asso­ciés aux sys­tèmes mus­cu­lo-sque­let­tique, car­dio-vas­cu­laire et méta­bo­lique.
    • per­son­na­li­ser le trai­te­ment et la thé­ra­pie, grâce à des modé­li­sa­tions adap­tées au patient.
    • répa­rer le « vivant » par des moyens (bio)artificiels ou bio­mi­mé­tiques.

    Équipes, axes et thèmes de recherche

    Les acti­vi­tés de recherche sont regrou­pées autour de 3 équipes thé­ma­tiques cou­vrant les dif­fé­rentes échelles (nano‑, micro- et macro­sco­piques jus­qu’au corps entier) :

    • Cel­lules bio­ma­té­riaux bio­réac­teurs (C2B),
    • Inter­ac­tion fluides struc­tures bio­lo­giques (IFSB),
    • Carac­té­ri­sa­tion et modé­li­sa­tion per­son­na­li­sée du sys­tème mus­cu­lo-sque­let­tique (C2MUST).

    Des pro­jets inter-équipes sont menés dans le cadre du pro­gramme trans­ver­sal Bio­mé­ca­nique des sys­tèmes bio­mi­mé­tiques et bioins­pi­rés (BSB²).

    Deux méta-pla­te­formes (CARMOD – carac­té­ri­sa­tion et modé­li­sa­tion – et INGESYSBIO – ingé­nie­rie des sys­tèmes bio­lo­giques) per­mettent de mettre en œuvre les modèles expé­ri­men­taux et numé­riques adap­tés.

    Au centre d’in­no­va­tion sont ins­tal­lées la pla­te­forme Tech­no­lo­gie Sport San­té (TSS) et l’ap­par­te­ment connec­té de la chaire e‑BioMed (outils bio­mé­di­caux connec­tés pour la télé­mé­de­cine).

    Valorisation

    • Bre­vets : 13 familles (dont au moins un membre est actif)
    • Créa­tion d’en­tre­prises : Bio2M (2002), Bio­Pa­rhom (2008), Ortho­no­va (2013)

    Partenariats

    Le labo­ra­toire BMBI est membre du Labex MS2T et de l’É­qui­pex Figures. Il contri­bue, en par­te­na­riat avec d’autres labo­ra­toires de l’UTC, des par­te­naires aca­dé­miques en France et à l’é­tran­ger, au déve­lop­pe­ment de l’in­gé­nie­rie pour la san­té, les nanos­ciences, les nano­tech­no­lo­gies, les maté­riaux et nou­velles tech­no­lo­gies de pro­duc­tion, comme Vir­tual Phy­sio­lo­gi­cal Human (VPH), Ambient Assis­ted Living (AAL)…

    Partenariats académiques

    Com­mis­sa­riat à l’éner­gie ato­mique et aux éner­gies alter­na­tives (CEA), Centre natio­nal d’é­tudes spa­tiales (CNES), Ins­ti­tut natio­nal de l’en­vi­ron­ne­ment indus­triel et des risques (INERIS), Ins­ti­tut natio­nal de la recherche agro­no­mique (INRA), Ins­ti­tut natio­nal de la san­té et de la recherche médi­cale (INSERM), Ins­ti­tut poly­tech­nique Uni­La­Salle Beau­vais, uni­ver­si­té de Picar­die Jules Verne, uni­ver­si­té Lille 1 (USTL), Sor­bonne Uni­ver­si­té, uni­ver­si­té Paris 13

    Institut universitaire d’ingénierie pour la santé (IUIS)

    L’IUIS a pour objec­tif de favo­ri­ser l’in­ter­dis­ci­pli­na­ri­té (notam­ment les inter­ac­tions ingé­nie­rie / méde­cine) grâce à une struc­ture fédé­ra­tive d’é­quipes implan­tées dans des ser­vices hos­pi­ta­liers et les labo­ra­toires de recherche de l’UTC et de l’UPMC (UFR de méde­cine et UFR d’in­gé­nie­rie). La chaire thé­ma­tique e‑BioMed (déve­lop­pe­ment d’ou­tils bio­mé­di­caux connec­tés pour la télé­mé­de­cine) entre dans le cadre de l’IUIS, ins­ti­tut de la COMUE Sor­bonne Uni­ver­si­té.

    Partenariats internationaux

    Europe (Alle­magne, Autriche, Bel­gique, Espagne, Hon­grie, Islande, Ita­lie, Pays-Bas, Royaume-Uni), Liban, États-Unis (Tufts, MIT, Nor­thEas­tern, Bos­ton), Bré­sil, Chi­li, Cana­da (Water­loo), Japon (IIS Tokyo)…

    Partenaires hospitaliers

    CH Com­piègne, Poly­cli­nique Saint Côme, CHU Amiens, Groupe hos­pi­ta­lier Pitié-Sal­pê­trière-Charles Foix, Centre hépa­to-biliaire (Vil­le­juif), Hen­ri Mon­dor, Mayo Cli­nic (États-Unis)…

    Partenariats industriels

    Echo­sens, Thor Per­so­nal Care, Kines­te­sia, Guer­bet, ANSYS, SEGULA Tech­no­lo­gies, Legrand…

    Partenariats privés

    AFM, Ligue contre le can­cer, SATT Lutech…

    Pôles de compétitivité

    Cap Digi­tal, UP-TEX, Medi­cen

    Projets de recherche

    Programmes européens

    ERC, FP7, PEOPLE ITN ( Ini­tial Trai­ning Net­works), ERA-NET ERA­Sys­bio, Euro­Na­no­Med III, EUROSTARS, EIT Health.

    Projets soutenus dans le cadre des programmes d’investissements d’avenir (PIA)

    > Idex SUPER

    > Labex MS2T (Maî­trise des sys­tèmes de sys­tèmes tech­no­lo­giques)

    Ingé­nie­rie pour la san­té (modé­li­sa­tion in sili­co et in vitro, réédu­ca­tion fonc­tion­nelle, sys­tèmes bio­mi­mé­tiques, micro- et nano- bio­tech­no­lo­giques, organes arti­fi­ciels).

    > RHUl­lite (Inno­va­tions in liver tis­sue engi­nee­ring) por­té par le DHU Hépa­ti­nov.

    Déve­lop­pe­ment de bio­puces hépa­tiques et d’un foie extracor­po­rel.

    > Équi­pex Figures (Facing Faces Ins­ti­tut GUi­ding Research), por­té par le ser­vice de chi­rur­gie maxil­lo-faciale (CHU Amiens)

    Modé­li­sa­tion bio­mé­ca­nique en vue d’une pla­ni­fi­ca­tion chi­rur­gi­cale et réédu­ca­tion fonc­tion­nelle, déve­lop­pe­ment d’im­plants, ingé­nie­rie tis­su­laire pour la recons­truc­tion faciale…

    Programmes ANR

    Inno­va­tion bio­mé­di­cale, Tec­San (Tech­no­lo­gies pour la san­té), DGA, JCJC.

    Projets régionaux

    Ces pro­jets sont en lien avec les thé­ma­tiques Ingé­nie­rie et Tech­no­lo­gies pour la san­té.

    Zoom sur deux projets

    L’homme trans­pa­rent… C’est peu à peu l’ob­jec­tif que les phy­si­ciens et les méde­cins vont réus­sir à atteindre. Démar­rée avec les rayons X, l’ex­plo­ra­tion non inva­sive du corps humain n’a ces­sé de s’é­tendre grâce à l’é­cho­gra­phie, au scan­ner, à l’i­ma­ge­rie par réso­nance magné­tique (IRM). Sabine Ben­sa­moun, phy­si­cienne au sein du labo­ra­toire de Bio­mé­ca­nique et bioin­gé­nie­rie (BMBI) de l’UTC, s’est pas­sion­née pour la bio­mé­ca­nique sur les tis­sus osseux et mus­cu­laires.

    « Je tra­vaille sur des don­nées obte­nues en cou­plant des vibra­teurs acous­tiques à un appa­reil d’IRM, explique-t-elle. L’IRM, seule, donne une image ana­to­mique de l’or­gane. L’é­las­to­gra­phie par réso­nance magné­tique donne des indi­ca­tions sur ses pro­prié­tés méca­niques. »

    « Lors d’une ERM, l’ap­pa­reil d’IRM enre­gistre la vitesse de trans­mis­sion des vibra­tions émises tra­vers le tis­su obser­vé. Plus la vitesse est rapide, plus le tis­su est dur »

    Sabine Ben­sa­moun a tra­vaillé deux ans aux États Unis, au sein de la célèbre Mayo Cli­nic, inté­res­sée par cette tech­nique qui per­met d’é­vi­ter les biop­sies, notam­ment dans les can­cers du foie.

    Reve­nue en France, elle a lan­cé une étude avec le centre hos­pi­ta­lier de Com­piègne pour suivre les malades alcoo­lo-dépen­dants. Savoir à quel état de fibrose se trouve le foie aide le méde­cin à ajus­ter les trai­te­ments.

    « Nous sommes éga­le­ment une des pre­mières équipes à avoir publié sur le rein. » 

    L’é­quipe de l’UTC s’est aus­si inté­res­sée aux muscles. « Étu­dier la dure­té du muscle quand il se contracte est un moyen de savoir s’il fonc­tionne nor­ma­le­ment. » 

    Des tra­vaux ont démar­ré avec le sou­tien de l’As­so­cia­tion fran­çaise contre la myo­pa­thie, mala­die qui atro­phie les muscles. « Nous consti­tuons une base de don­nées qui regrou­pe­ra le com­por­te­ment mus­cu­laire d’en­fants sains et d’en­fants malades. Le jour où des trai­te­ments arri­ve­ront, cette base de don­nées per­met­tra de carac­té­ri­ser l’é­tat de la mala­die pour chaque patient et d’a­dap­ter au mieux la thé­ra­pie. Nous allons tra­vailler aus­si auprès d’en­fants IMC (infirmes moteurs céré­braux) qui souffrent de rétrac­ta­tions des muscles. »

    Des enfants, les études se sont tout natu­rel­le­ment élar­gies aux adultes, puis aux seniors et au qua­trième âge, tou­jours pour consti­tuer des bases de don­nées. À terme, ce sera un moyen de savoir si les per­sonnes âgées risquent de chu­ter en rai­son d’un affai­blis­se­ment mus­cu­laire non détec­table à l’exa­men cli­nique.

    Il ne se passe pas une semaine sans que l’on s’in­quiète des effets toxiques sur la san­té de telle ou telle molé­cule. Pour enca­drer la mise sur le mar­ché de toute nou­velle sub­stance et ras­su­rer les popu­la­tions, l’U­nion euro­péenne a impo­sé, en 2006, aux entre­prises, via la direc­tive euro­péenne REACH, d’é­va­luer les risques des sub­stances chi­miques qu’elles pro­duisent ou importent. C’est la toxi­co­lo­gie pré­dic­tive.

    Com­ment faire ces contrôles ?

    « On peut tes­ter la molé­cule sur l’a­ni­mal : c’est coû­teux et cela pose un pro­blème éthique. On peut aus­si réa­li­ser des tests in vitro dans des boîtes de Pétri ou uti­li­ser des modèles mathé­ma­tiques qui pré­disent, à par­tir d’é­qua­tions, l’ap­pa­ri­tion et la dis­pa­ri­tion de la molé­cule dans l’or­ga­nisme. », explique Éric Leclerc, du labo­ra­toire de Bio­mé­ca­nique et bioin­gé­nie­rie (BMBI) de l’UTC.  Pour dépas­ser les limites de ces tech­niques, l’é­quipe d’É­ric Leclerc a eu l’i­dée d’u­ti­li­ser des bio­réac­teurs qui se pré­sentent sous la forme de petits cir­cuits impri­més dans un bloc de poly­mères.

    Au cœur de ces cir­cuits sont dis­po­sées des cel­lules de foie, de rein… « L’ob­jec­tif est de repro­duire la phy­sio­lo­gie des tis­sus et leurs inter­ac­tions » Le des­sin du cir­cuit va chan­ger en fonc­tion des liens que l’on étu­die. Une fois le bio­réac­teur prêt, on y per­fuse la molé­cule étu­diée et l’on étu­die sa trans­for­ma­tion après pas­sage dans les micro-organes, comme un micro-foie, un micro-rein.

    Ces bio­réac­teurs, éga­le­ment appe­lés bio­puces, ont l’a­van­tage d’être proches de la réa­li­té. « Contrai­re­ment à leur situa­tion dans les boîtes de Pétri, les cel­lules enfer­mées dans les bio réac­teurs sont contraintes : elles poussent dans les trois dimen­sions, sou­ligne Éric Leclerc. Et l’on peut créer des inter­ac­tions mul­ti-organes. »

    Le bio­réac­teur per­met d’a­li­men­ter des modèles mathé­ma­tiques pous­sés qui limitent d’au­tant les essais sur les ani­maux « indis­pen­sables pour la vali­da­tion finale. » On peut aus­si jouer sur l’âge des cel­lules inté­grées dans le bio­réac­teur et y mettre des cel­lules de fœtus, de jeunes, d’a­dultes ou de per­sonnes âgées.

    « Nous tra­vaillons éga­le­ment avec l’I­ne­ris (Ins­ti­tut natio­nal de l’en­vi­ron­ne­ment indus­triel et des risques) pour éta­blir des modèles mathé­ma­tiques uti­li­sés dans des ana­lyses de pes­ti­cides, de per­tur­ba­teurs endo­cri­niens, de pol­luants indus­triels conte­nus dans des fumées ou dans des sol­vants.

    Contact et documentation

    Contacts de la recherche à l’UTC

    Directrice du laboratoire BMBI

    Cécile Legallais

    +33 (0)3 44 23 46 70

    Pla­quette de la recherche à l’UTC

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