Enjeux de la technologie pour la santé

Les technologies pour la santé désignent l’ensemble des développements technologiques indispensables au progrès biomédical, aussi bien sur le plan fondamental (observer et comprendre les mécanismes du vivant) que sur le plan clinique (transférer les connaissances vers des solutions thérapeutiques).

Quatre grands domaines sont concernés : l’imagerie, le développement des médicaments, la biotechnologie et la bio-ingénierie, la chirurgie et autres techniques interventionnelles.

Enjeux médicaux

La santé est au cœur des préoccupations des Français, qui souhaitent une meilleure prévention et prise en charge des pathologies. En pratique, cela nécessite d’identifier les facteurs de risques associés aux maladies, d’établir un diagnostic le plus précoce possible dans des conditions minimalement invasives, d’améliorer l’efficacité des traitements en ayant comme priorité le confort des malades, de suppléer aux pertes fonctionnelles, de retarder les effets du vieillissement en compensant les altérations des fonctions physiologiques, de façon à conjuguer longévité et bien-être.

La connaissance de la physiologie et des pathologies humaines repose sur les avancées de la recherche fondamentale. Cependant, des approches technologiques nouvelles peuvent contribuer de façon significative aux progrès médicaux. Il suffit de songer à l’importance de la microscopie aux XVIIIe et XIXe siècles, ou de la radiologie au XXe siècle.

Le plus souvent, ces avancées résultent aujourd’hui d’une collaboration étroite entre les chercheurs et ingénieurs possédant une compétence technologique (parfois très éloignée du domaine médical), les biologistes et les médecins.

Image : Etude de propriétés acousto-optiques d’éléments ultrasonores par interférométrie laser

Les technologies pour la santé apportent donc une contribution décisive à la recherche comme à la clinique. Elles concernent aussi bien toutes les étapes de l’accompagnement du malade, depuis le suivi informatique de son dossier médical jusqu’à l’administration des traitements innovants les mieux adaptés à son profil personnel.

Ces technologies pour la santé se répartissent en quatre domaines principaux :

– Imagerie : il s’agit de l’ensemble des technologies d’imagerie anatomique et fonctionnelle, cellulaire et moléculaire, in vitro comme in vivo. L’imagerie concerne bien sûr des techniques familières des patients, comme les échographies, les endoscopies ou les examens IRM. Mais en amont, elle permet d’étudier le comportement normal et pathologique du vivant à sa plus petite échelle, celle des gènes, des protéines ou des cellules.

– Médicaments : l’émergence de nouveaux médicaments est la résultante d’un processus long et coûteux, commençant par le criblage de milliers de molécules-candidates sur des cibles définies par la recherche fondamentale, s’achevant par l’éventuelle réussite des essais cliniques et la mise sur le marché. Les technologies pour la santé ont ici pour enjeu d’optimiser ces étapes afin d’accélérer la mise à disposition des médicaments pour chaque pathologie.

– Biotechnologies, bio-ingénierie : ce domaine concerne toutes les technologies de diagnostic et d’analyse in vitro, leur implantation dans le vivant, ainsi que les biomatériaux liés à la médecine régénérative et la bio-production. Notre XXIe siècle s’ouvre ainsi sur des perspectives fascinantes de régénération de tissus ayant souffert de lésion ou ayant perdu leur fonctionnalité avec le vieillissement.

– Chirurgie et techniques interventionnelles : les technologies chirurgicales incluent la télé-opération, la chirurgie assistée par l’image, les matériaux et appareillages associés, les dispositifs implantables de suppléance fonctionnelle et les prothèses. La radiothérapie fait aussi partie de ce domaine foisonnant. L’enjeu pour le patient est de minimiser ses risques de complication et de réduire le temps d’intervention comme d’hospitalisation. Les applications sont déjà très diverses, qu’il s’agisse de rendre une tumeur fluorescente ou de produire une carte cérébrale détaillée afin d’aider le geste du chirurgien, de mettre au point des bras mécaniques d’intervention chirurgicale pilotés par ordinateur, de créer des dispositifs techniques de traitement des pathologies et d’accompagnement des malades (pompes à insuline, pacemakers, prothèses sensorielles, environnement intelligent à domicile, etc.).

Image : Robot de pipetage automatique pour les applications de culture cellulaire Eppendorf epMotion 5070

Enjeux scientifiques et industriels

Louis Pasteur disait : « Non, mille fois non, il n’existe pas une catégorie de sciences auxquelles on puisse donner le nom de sciences appliquées. Il y a la science et les applications de la science, liées entre elles comme un fruit à l’arbre qui l’a porté.« 

L’institut s’inscrit par sa nature même dans une perspective transdisciplinaire et translationnelle, reliant en amont des chercheurs et ingénieurs de domaines très différents (mathématiques, physique, chimie, biologie, informatique, électronique, nanotechnologie…) et en aval des médecins posant leurs problématiques cliniques, comme des industriels capables de réaliser rapidement les transferts de technologie. Chaque domaine de l’institut possède ces enjeux.

Imagerie

Ce domaine comprend plusieurs champs technologiques : les systèmes de détection, les agents d’imagerie ou de contraste (traceurs), le traitement informatique des signaux et des images, leur intégration dans des multi-modalités.

Les principaux défis sont d’accroître la sensibilité et la définition des images obtenues (résolution spatio-temporelle, nouveaux détecteurs et traceurs, pénétration et sensibilité), d’accélérer l’analyse des données, d’améliorer la reconstruction des images, de diminuer les doses de rayonnements délivrées aux patients pour les examens irradiants.

Médicaments

Les enjeux consistent à améliorer l’efficacité du criblage (criblage haut-débit et criblage haut-contenu), évaluer de manière précoce la toxicité et la biodisponibilité des candidats médicaments, mettre au point des outils d’analyse pharmaco-cinétique et pharmaco-dynamique, développer les technologies de vectorisation et d’administration des molécules-candidates sur leur cible tissulaire, simplifier et accélérer le temps de développement des médicaments sur un mode translationnel, optimiser le suivi thérapeutique.

Image : Mise au point de nouveaux médicaments radiopharmaceutiques et développement de nouveaux radiopharmaceutiques utilisés en imagerie médicale – CERRP, faculté de pharmacie de Tours

Biotechnologies, bio-ingénierie

Un des objectifs majeurs est le développement de tests de diagnostic précoce, in vitro comme in vivo, spécifiques et reproductibles pour des pathologies nouvelles ou dont le diagnostic est aujourd’hui tardif. La biocompatibilité et l’implantabilité des solutions mico- et nanotechnologiques, la portabilité et la télé-communication des données constituent également des enjeux clés.

Chirurgie et techniques interventionnelles

Les principales avancées pourront notamment cibler la fiabilité, la biocompatibilité et les performances de ces technologies, la miniaturisation et la robotisation des outils interventionnels, le contrôle permanent et parallèle des paramètres physiologiques du malade, les technologies logicielles de création d’images virtuelles réalistes des sites d’intervention, la télé-opérabilité et, le cas échéant, l’accroissement de l’autonomie énergétique.

Dans ces thématiques de recherche, les projets ont une durée variant de trois à douze ans. Ils se déroulent généralement en quatre phases : émergence du concept en laboratoire de recherche, preuve du concept technologique (faisabilité expérimentale), preuve du concept industriel (reproductibilité et réalisation à grande échelle), valorisation des applications envisagées. L’institut a aussi pour rôle d’aider les chercheurs dans les trois dernières étapes, en collaboration avec les agences de valorisation et transfert des organismes publics de recherche. Un trop grand nombre de projets prometteurs sont abandonnés parce que le temps, les moyens ou la méthode manquent aux chercheurs pour établir les preuves du concept technologique et industriel.

(Source : Inserm – 2013)
Photos : © P. Latron/Inserm