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Les implants, largement utilisés dans les chirurgies orthopédiques, maxillo-faciales et buccales, sont la plupart du temps constitués d’alliages métalliques. Le processus d’implantation implique généralement de percer un trou dans l’os puis d’y faire pénétrer l’implant de manière forcée et de le fixer dans un premier temps en exerçant une contrainte (pression). Pour que l’opération soit une réussite, l’os doit cicatriser autour de l’implant et le maintenir en place.
«Si tout se passe bien, l’implant reste en place très longtemps, voire pour toujours», explique Guillaume Haiat, directeur de recherche au CNRS et coordinateur du projet BoneImplant. «Si tel n’est pas le cas, vous vous retrouvez dans une sorte de cercle vicieux, car sans une bonne cicatrisation, l’interface n’est pas solide, ce qui induit des micromouvements entre l’os et l’implant», explique-t-il. Ce mouvement empêche la cicatrisation, entraînant ainsi à terme l’échec de l’implant.
Dans le cadre du projet BoneImplant, financé par le Conseil européen de la recherche (CER), Guillaume Haiat a dirigé un consortium de chercheurs qui ont mis au point des méthodes de quantification innovantes pour contrôler la réussite des implants. Ces recherches ont été conçues pour avoir un impact pratique sur les patients, et les résultats du projet ont directement mené à la création de deux nouvelles jeunes entreprises biomédicales.
Modélisation, chirurgie et quantification
Dans un premier temps, l’équipe a créé des simulations complexes d’implants en recourant à différentes techniques de modélisation informatique. Il s’agissait notamment d’analyser la dynamique des fluides dans les cavités nanoscopiques, de minuscules trous dans l’os qui jouent un rôle dans le processus de cicatrisation osseuse, connu sous le nom de phénomène de remodelage.
«Le mécanisme précis de ce remodelage n’est pas bien compris, mais nous savons qu’il est lié à la circulation des fluides dans ces cavités, car c’est ainsi que la cellule ressentira les contraintes de l’implant et y répondra», explique Guillaume Haiat.
Le projet étant conçu pour aller au-delà des avancées scientifiques et avoir un impact pratique, les chercheurs ont également eu recours à la chirurgie expérimentale pour contrôler directement les implants. Ces opérations ont fait appel à un nouveau type d’implant, conçu spécifiquement pour de telles expériences, en forme de pièce de monnaie.
«Nous disposons d’une situation standardisée pour effectuer les mesures d’une manière relativement simple et reproductible. C’est très important si l’on veut comprendre ce qui se passe», note Guillaume Haiat.
La troisième partie du projet s’est concentrée sur le développement de techniques de mesure expérimentales multimodales, afin de quantifier et d’extraire des données des implants récemment mis en place. Il s’agissait notamment de la microtomographie à neutrons, de la spectroscopie Raman et d’une innovation du projet BoneImplant: «Nous sommes les premiers à utiliser les ultrasons pour étudier l’interface de l’implant osseux», ajoute Guillaume Haiat.
Création de nouvelles entreprises
«Au cours de ce projet, nous allons au-delà de la science fondamentale, jusqu’au pied du lit du patient», déclare Guillaume Haiat. «En d’autres termes, nous créons des entreprises et des dispositifs médicaux pour réellement améliorer la santé du patient et proposer une médecine personnalisée.»
Le projet a abouti à la création de deux jeunes entreprises. WaveImplant, qui existe déjà depuis quelques années, a développé un dispositif médical qui recourt à des ultrasons quantitatifs pour mesurer la stabilité des implants dentaires. Les chirurgiens peuvent l’utiliser pour décider de l’orientation à donner à leurs interventions. Les essais cliniques sur l’homme devraient avoir lieu l’année prochaine.
Une société plus récente encore, ImpacTell, a vu le jour en novembre 2022. Cette jeune pousse utilise des méthodes acoustiques innovantes développées dans le cadre du projet pour mesurer la stabilité des implants de hanche. Lorsque les chirurgiens implantent les prothèses, ils sont guidés par des bruits spécifiques qui suggèrent que l’implant est stable, et surtout par leur propre proprioception. «Le dispositif que nous avons mis au point permet de quantifier cette perception», ajoute Guillaume Haiat. Les essais cliniques devraient avoir lieu en 2025.
Des collaborations internationales inspirantes
BoneImplant était un projet international qui impliquait des collaborations avec des chercheurs de nombreux pays, dont la Corée et la France. Le CER a permis de recruter un post-doctorant sud-coréen dans le laboratoire de Guillaume Haiat, ce qui a débouché sur un autre projet financé conjointement par les gouvernements français et coréen.
Et grâce au soutien de l’UE et à la réussite du projet, Guillaume Haiat dirige aujourd’hui un laboratoire franco-canadien composé de plus de 50 scientifiques qui continuent à faire progresser le projet BoneImplant. «C’est aussi grâce au CER et à la reconnaissance européenne», conclut Guillaume Haiat.