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Sciences de l'ingénieur
et
Santé la pratique médicale en mutation rapide
Pr G. Dine
Ecole Centrale de Paris
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Raccourci historique Physique et médecine
rayons X : imagerie médicale
nucléaire thérapeutique : traitement du cancer
Production industrielle de médicament
pharmacie et chimie
génie des procédés
Apparition du génie biomédical
un organe emblématique à explorer et traiter : le
cœur
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Imagerie
Diagnostic biologique
Dispositifs médicaux
Production médicamenteuse
Systèmes d’information
Génie industriel
Ingénierie des systèmes de santé(Mathématiques, physique, chimie, électronique, informatique et développements des différentes ingénieries en rapport avec le vivant et la santé)
Interaction ingénierie / pratique médicale
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
L’imagerie médicale
Interface physique / biologie
association des outils
de la géographie à l’activité
(scanner – scintigraphie – IRM – PET)
Bouleversement permanent des procédures
diagnostiques
évaluation initiale
suivi thérapeutiqueG. DINE – UTLS – Janvier 2010
Convergence de l’imagerie médicale et de l’imagerie
biologique
imagerie fonctionnelle d’organe
(couplage réel des outils)
imagerie tissulaire, cellulaire et moléculaire
(bio photonique, nanobiotechnologies)
diagnostics in vivo et in vitro
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Imagerie cellulaire et tissulaire Un segment qui regroupe une multitude de
technologies très différentes : optique, robotique, électronique, etc.
De nouvelles techniques et une meilleure compréhension des interactions lumière-cellules-tissu : élargissement des possibilités d'imagerie optique, notamment in vivo
Développement du "molecular imaging" : importance de la biologie moléculaire pour l'imagerie (Définition : mesure et caractérisation in vivo de processus biologiques à l'échelle moléculaire ou
cellulaire)
Intégration d'une instrumentation pour la manipulation d'objets biologiques
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Le diagnostic biologique
Bouleversement rapide des comportements
médicaux
diagnostic
traitement
filières de prise en charge
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Quelques exemples d’associations technologiques
Instrumentation appliquée aux sciences de la vie
comptage et tri cellulaire (fluidique, optique, électronique, traitement du signal, réseau de neurones, informatique) analyses bio-chimiques, immuno-chimiques et biomoléculaires (robotique, logique floue, thermique, optique, électronique, informatique) analyses moléculaires (spectroscopie, RMN, transferts physico-chimiques) explorations de la matière : de 10-6 à 10-10 (microscopies, nanotechnologies, accélérateurs de particules)
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Puce ADN
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
1.28cm
1.28cm
20µm
20µm
Millions de sondes par puce
~ 50 - 150 puce/matrice
Jusqu’àJusqu’à ~ 400.000 tests/puceG. DINE – UTLS – Janvier 2010
Dispositifs médicaux
Correction
Substitution
Produits hybrides
diagnostic
thérapeutique
Nanobiotechnologies
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Prothèses bio mimétiques
Matériel en pyrocarbone (céramique)
Tolérance biologique optimale
Durée de vie prolongée
Caractéristiques mécaniques similaires à l'os
humain
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Stimulateurs cardiaques numériques
Miniaturisation
Détection plus précise
Analyse plus large et plus rapide
Transmission des données par télémétrie
Interrogation à distance par télémétrie
Défibrillateur intégré
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Traitement de la sténose vasculaire par angioplastie
Endoprothèse : ressort à mémoire de forme
Imprégnation médicamenteuse avec libération contrôlée
Héparine : réduction des risques de thrombose
Rapamycine et Paclitaxel : réduction de la resténose par
effet anti prolifératif
Endoprothèses pharmaco actives
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G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Vidéo capsuleUtilisation clinique effective
poids : 3 grammes
taille : 1 cm
forme ovoïde
capsule œsophage
(2 caméras : 7 images/seconde)
capsule intestin grêle
(1 caméra : 12 images/seconde)
Diagnostic des tumeurs non accessibles : lymphomes de l'intestin grêle
Diagnostic des saignements occultes de l'œsophage et de l'intestin grêle (angiome, ulcération : anémie profonde par carence en fer)
En préparation bio-capsule pour analyses biologiques sélectives le long du tube digestif
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
La génomique : moteur de l'innovation et de la productivité dans le secteur pharmaceutique
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
modélisation préalable
bio-mathématiques
biologie in silico
biologie intégrative
génomique et protéomique différentielles (molecular targeting)
imagerie fonctionnelle de tissu, d'organe ou d'organisme (physiologie intégrative)
Modification conceptuelle des processus de recherche pharmaceutique
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Biologie et physiologie Calcul informatique
Technologie Analyse
Ingénierie des systèmes complexes appliquée à la biologie et à la physiologie
Modélisation basée sur les données et les hypothèses
Expériences simulées sur ordinateur
Explicitation des données biologiques et des questions à résoudre
Cellule
virtuelle
idéale Analyse des résultats et propositions théoriques
Analyse des résultats expérimentaux et production
éventuelle
Expérimentation et validation
Développement et fabrication des outils et matériaux nécessaires Formulation des nouveaux concepts
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Production médicamenteuse d'origine biotechnologique
Déjà une réalité
Progression rapide sur le moyen terme
protéines recombinantes
Ac monoclonaux
ingénierie cellulaire (statut du produit)
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G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Le traitement plus ciblé
Drug discovery
molecular targeting
physiologie et physiopathologie
(Ac monoclonaux, protéines recombinantes,
molécules spécifiques)
Évolution rapide des protocoles thérapeutiques
efficacité
meilleure toléranceG. DINE – UTLS – Janvier 2010
Développement de l’ingénierie cellulaire
(thérapies cellulaires et géniques)
phases de transition préalables
médecine corrective d’organe
chirurgie réparatrice
statut du produit : greffe
medical device
médicament
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Optimisation des secteurs de santé
Impact de la technologie sur les acteurs de la santé en terme d’organisation et de modèle économique
Systèmes d’information
Génie industriel Innovation, production, logistique
Ingénierie de la santé Management, gestion, sûreté« chantier national
et international »
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
G. DINE – UTLS – Janvier 2010
Evolution scientifique mais surtout technologique
Dialogue sciences / ingénierie / médecine pharmacie
Réalité industrielle incontournable
Retentissement sur les systèmes de santé
Impacts économiques et politiques
Responsabilité éthique
Modification rapide des pratiques médicales
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