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

Interaction ingénierie / pratique médicale 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) 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 thérapeutique G. 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

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Puce ADN G. DINE – UTLS – Janvier 2010

~ 50 - 150 puce/matrice Millions de sondes par puce 1.28cm 20µm Millions de sondes par puce ~ 50 - 150 puce/matrice Jusqu’à ~ 400.000 tests/puce G. DINE – UTLS – Janvier 2010

Dispositifs médicaux Correction Substitution Produits hybrides  diagnostic  thérapeutique Nanobiotechnologies G. DINE – UTLS – Janvier 2010

Prothèses bio mimétiques Matériel en pyrocarbone (céramique) Tolérance biologique optimale Durée de vie prolongée Caractéristiques mécaniques similaires à l'os humain G. DINE – UTLS – Janvier 2010

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 G. DINE – UTLS – Janvier 2010

Endoprothèses pharmaco actives 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 G. DINE – UTLS – Janvier 2010

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Vidéo capsule Utilisation 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

Modification conceptuelle des processus de recherche 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) G. DINE – UTLS – Janvier 2010

Biologie et physiologie Ingénierie des systèmes complexes appliquée à la biologie et à la physiologie Biologie et physiologie Calcul informatique Explicitation des données biologiques et des questions à résoudre Modélisation basée sur les données et les hypothèses Analyse des résultats expérimentaux et production éventuelle Expériences simulées sur ordinateur Cellule virtuelle idéale Expérimentation et validation Analyse des résultats et propositions théoriques Développement et fabrication des outils et matériaux nécessaires Formulation des nouveaux concepts Technologie Analyse G. DINE – UTLS – Janvier 2010

Production médicamenteuse d'origine biotechnologique Déjà une réalité Progression rapide sur le moyen terme  protéines recombinantes  Ac monoclonaux  ingénierie cellulaire (statut du produit) G. DINE – UTLS – Janvier 2010

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Le traitement plus ciblé Drug discovery  molecular targeting  physiologie et physiopathologie (Ac monoclonaux, protéines recombinantes, molécules spécifiques) Évolution rapide des protocoles thérapeutiques  efficacité  meilleure tolérance G. DINE – UTLS – Janvier 2010

 phases de transition préalables  médecine corrective d’organe 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

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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

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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 G. DINE – UTLS – Janvier 2010