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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

    Contact

    Direc­trice du labo­ra­toire BMBI
    Cécile Legal­lais
     +33 (0)3 44 23 46 70

    Pla­quette de la recherche à l'UTC

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