Sciences de l'ingénieur et Santé la pratique médicale en mutation rapide Pr G. Dine Ecole...

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


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


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


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


Le diagnostic biologique

Bouleversement rapide des comportements

médicaux

diagnostic

traitement

filières de prise en charge


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)


Puce ADN


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


Prothèses bio mimétiques

Matériel en pyrocarbone (céramique)

Tolérance biologique optimale

Durée de vie prolongée

Caractéristiques mécaniques similaires à l'os

humain


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


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


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


La génomique : moteur de l'innovation et de la productivité dans le secteur pharmaceutique


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


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


Production médicamenteuse d'origine biotechnologique

Déjà une réalité

Progression rapide sur le moyen terme

protéines recombinantes

Ac monoclonaux

ingénierie cellulaire (statut du produit)


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


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 »


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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