Impression 3D : de la fabrication de prothèses aux organes de synthèse ?

Impression 3D : de la fabrication de prothèses aux organes de synthèse ?

Publié le 22 mars 2021

Plus que jamais, la santé est l’un des secteurs les plus enclins à l’innovation. L’impression 3D est de plus en plus sollicitée par les infrastructures de santé, comme en témoigne la fabrication de matériel pendant l’épidémie. S’il venait à se démocratiser davantage, cet outil pourrait bien répondre à d’autres problématiques, comme la fabrication de prothèses ou d’implants accessibles.

Les prothèses et les implants sont sensiblement abordés dans le domaine de la santé. Vitaux pour les personnes amputées ou atteintes de malformation, ceux-ci sont souvent complexes à attribuer aux patients. Les prothèses sont assez coûteuses et parfois peu esthétiques tandis que les implants ont l’inconvénient d’être sur-mesure.

En ce sens, l’impression 3D est une des solutions qui s’offrent au personnel de soin pour élaborer ces éléments artificiels. Rapide et peu onéreuse, cette technique pourrait bien révolutionner l’avenir du corps médical.

 

Les hôpitaux renforcent leurs capacités avec l’impression 3D

La fabrication « classique » de prothèses, orthèses (appareillage qui compense une fonction absente ou déficitaire, comme par exemple un plâtre), solutions orthopédiques et implants représente un coût conséquent. Cet inconvénient provient principalement des matières premières et de l’externalisation de la production. En internalisant ce type de processus, les hôpitaux comptent bien améliorer leurs services par de nouvelles compétences et une meilleure flexibilité.

Début 2021, les Hospices Civils de Lyon (HCL) ont annoncé leur partenariat avec l’Institut National des Sciences Appliquées Lyon (INSA) afin de renforcer leur maîtrise de l’impression 3D. Cette collaboration avec l’école d’ingénieurs marque le développement de la plateforme d’impression 3DCo’Lab 3D“. Implanté en juin 2020 au sein du groupe hospitalier, cet outil favorise les échanges des savoir-faire des étudiants et chercheurs de l’INSA vers le personnel soignant. Il s’agit de créer une synergie entre les compétences médicales et celles des ingénieurs, plutôt orientées vers la production de pièces et la maintenance des imprimantes.

Le but de ce partenariat est aussi de soulever certaines problématiques liées à la santé. L’occasion pour les étudiants de se pencher sur des cas concrets et d’y apporter de réelles solutions. Un cercle vertueux qui profite à l’enseignement, aux professionnels de la médecine et aux patients. Par ailleurs, ce « circuit-court » entre les deux structures promet une véritable rapidité d’action. Cet avantage a notamment été perçu pendant la crise sanitaire, où l’école a prêté main forte aux hôpitaux lyonnais en manque de matériel.

Comme en témoigne ces situations, le digital est un facteur de progrès non-négligeable pour la santé. Par l’acquisition d’outils numériques, les HCL développent de nouvelles compétences. Dans le cadre du projet de Smart City de Lyon, ces établissements sont raccordés à la fibre optique, permettant l’acquisition d’imprimantes 3D. En effet, cette infrastructure est capable de supporter d’importants flux de données nécessaires aux machines. Avec une bande passante bien supérieure à l’ADSL, plusieurs appareils peuvent aisément fonctionner en même temps, sans pour autant perturber les autres usages connectés sur place.

Depuis 2018, le groupe hospitalier développe des outils d’intelligence artificielle avec le soutien de Microsoft. Plus récemment, les HCL sont parvenus, avec l’Université Claude Bernard Lyon 1, à réaliser l’impression de prothèse 3D en titane pour la chirurgie maxillo-faciale. De nombreux autres projets sont à venir, encouragés par les capacités de la fibre !

 

 

Offrir à tous la possibilité d’avoir une prothèse

Avoir recourt à l’impression 3D, c’est permettre à tous d’obtenir une prothèse adaptée et à moindre coût ! En dehors des structures de soins, plusieurs associations n’hésitent pas à solliciter des makers (nom donné aux personnes s’appropriant l’impression 3D) pour réaliser des solutions orthopédiques, ou des prothèses pour les plus habiles.

À Clermont-Ferrand, le lycée la Fayette a généreusement souhaité prendre part à ce type de projet. Maker de longue date, le professeur d’ingénierie mécanique Yann Vodable a soumis l’idée à ses 17 élèves de terminale STI2D. Habitué à la fabrication de figurines ou de pièces pour drone, l’enseignant souhaitait, cette fois-ci, donner une vision solidaire au projet. C’est E-Nable qui a mis en contact ce maker avec une personne amputée résidant dans le Limousin. Pour faciliter la fabrication, l’association met à disposition des fichiers open source servant de base modulable.

Pas moins de 30 heures d’impression et 6 heures de montage ont été nécessaires à l’élaboration d’une prothèse. Après avoir poncé les bavures, thermoformé les pièces, établi les connexions et finalisé l’assemblage, les élèves ont pu faire vérifier le résultat final auprès de leur professeur. Ce n’est qu’après cette étape que la classe a pu offrir la prothèse à son destinataire, peu avant les vacances de Noël. « Un moment très fort en émotion, des deux côtés. Les élèves étaient incroyablement calmes » confie Yann Vodable au journal La Montagne, fier d’avoir sensibilisé et monté ce projet avec ses élèves.

A plus grande échelle, les associations humanitaires comme Handicap International font elles aussi appel aux makers pour venir en aide aux pays frappés par les conflits. Selon l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), seul 5 % à 15 % des personnes ayant besoin d’aides techniques telles que les prothèses y ont accès. Souvent fabriquées avec des matières premières « accessibles » (bois, ferraille de récupération…) les objets sont assez lourds et peu fonctionnels. L’envoi de matériel imprimé semble plus adapté et accessible financièrement pour les associations.

Avec la démocratisation d’internet et des nouvelles technologies partout dans le monde, il est possible de rééduquer des patients à l’autre bout du globe. La visioconférence, le scanner à partir d’un smartphone et l’impression 3D permettent de s’affranchir des distances géographiques, ce qui évite de déployer de nouvelles infrastructures sur des zones considérées « sensibles ». Déjà prometteuse au Togo, à Madagascar et en Syrie, l’impression 3D pourrait bien continuer de s’exporter !

 

 

Une technique prometteuse pour l’impression d’organes

Et si demain nos organes pouvaient être fabriqués de manière artificielle ? Nous sommes certainement encore à quelques années de cette prouesse technologique. Cependant, l’impression 3D offre l’opportunité aux scientifiques d’approfondir cette possibilité. La bio-impression serait le fait de pouvoir produire des matières organiques telles que les os, le cartilage ou encore la peau. Pour le moment, cette technique reste expérimentale même si les recherches sont plutôt prometteuses.

En 2019, une équipe israélienne a réalisé la première impression d’un cœur et de ses vaisseaux sanguins. De la taille d’un cœur de lapin, l’organe a été conçu à partir des cellules d’un patient. Une avancée majeure pour le domaine médical, qui aiderait notamment à mieux traiter les maladies cardiovasculaires et à prévenir du rejet de greffe.

En se servant directement des gènes du patient, le risque de rejet est moindre à celui d’un organe provenant d’un donneur. Cet « hydrogel », liquide créé à partir des cellules de l’individu malade, forme la bio-encre destinée à l’impression. « Lorsqu’il est associé aux cellules du patient, l’hydrogel peut être utilisé pour imprimer des patchs cardiaques épais, vascularisés et perfusables, qui correspondent parfaitement aux propriétés immunologiques, biochimiques et anatomiques du patient » commente l’équipe de recherches.

Actuellement, les médecins sont uniquement en capacité d’imprimer des « patch cardiaques » à transplanter sur le cœur endommagé. Ils seraient ainsi un support temporaire soutenant les cellules dans leur réorganisation en un tissu fonctionnel. Un gain de temps précieux en attendant la greffe, où les donneurs sont très rares et de nombreux patients décèdent avant la transplantation en raison d’une trop longue attente. Les patchs par impression 3D seraient donc un moyen d’améliorer l’état de santé des patients, avant l’opération.

 

L’avenir de la santé se construit avec le numérique. À l’image des Hospices Civils de Lyon, les établissements de soins sont nombreux à se raccorder à la fibre optique afin d’investir dans de nouveaux équipements connectés. Supportant un Très Haut Débit, la fibre alimente les imprimantes 3D dédiées au médical. Très importantes durant la première vague de l’épidémie, ces machines servent aussi à fabriquer des prothèses, orthèses, implants et solutions orthopédiques. Une production plus flexible et moins onéreuse, qui bénéficie à tous, y compris aux associations humanitaires présentes dans les pays en guerre. Demain, l’impression 3D sera capable de remplacer les greffes et peut-être bien plus !

 

Charlotte B.

 

 

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