+ 2022 MIMIMED@Lyon – Modèles expérimentaux instrumentés d’organes pour le développement et la validation multi-échelles de dispositifs médicaux : Une plateforme pré-clinique Lyonnaise alternative à l’expérimentation animale

projet stratégique

description du sujet de la recherchE

Les essais pré-cliniques sont une étape essentielle dans le développement de nouveaux dispositifs médicaux (DMs). Actuellement, la majorité de ces essais de validation se fait lors d’expérimentation animale afin d’étudier le fonctionnement du dispositif dans un environnement le plus représentatif possible de son environnement final. Cependant, ces expérimentations posent des questions éthiques et sociétales importantes, et visent à être limitées à leur strict minimum voire interdites. Il est donc urgent de trouver une solution alternative. C’est dans ce cadre que ce projet vise à initier la création d’une plateforme Lyonnaise regroupant différents modèles expérimentaux fidèles d’organes afin de proposer une alternative à l’expérimentation animale lors d’essais pré-cliniques de DMs.
Illustrations des différents simulateurs mécaniques pour l’odontologie (gauche) et le vasculaire (droite).
Le but de cette plateforme est de permettre à des industriels, mais également à des laboratoires académiques, de venir tester des DMs lors de leur développement afin d’en valider le fonctionnement dans un environnement représentatif en termes de contraintes biologiques, physiques, chimiques. Ce projet se base sur trois modèles expérimentaux déjà existants : un simulateur de mastication artificielle, un simulateur de réseaux vasculaires et un bio-tribo-réacteur. Une première étape dans ce projet sera d’instrumenter de manière plus complète ces modèles, notamment à l’aide de capteurs, afin de mesurer des données plus précises et locales lors des essais pour permettre de faire la transition d’échelle depuis les simulateurs macro vers les conditions microscopique représentatives à appliquer dans le bio-tribo-reacteur. Puis, au travers de deux axes de recherche (dentaire et vasculaire), le projet visera à développer des DMs innovants et à les tester dans ces différents modèles. L’objectif est de mettre en avant les différentes possibilités d’une telle plateforme expérimentale et d’en démontrer l’usage et l’intérêt dans le cadre d’essais pré-cliniques.

intérêt pour l'industrie

La mise sur le marché de nouveaux DMs en Europe est un processus nécessitant une certification européenne (CE) du dispositif au regard d’un cahier des charges stricte définit dans le cadre de la norme ISO-10 993. Cette certification vise à évaluer les risques biologiques liés à un DM afin de déterminer leur acceptabilité pour une application donnée. Outre la nécessité de suivre différents tests in vitro (dégradation, corrosion, relargages chimiques, …), un DM doit aussi passer une gamme de tests in vivo, sur animaux, avant de pouvoir être utilisé en clinique sur l’humain. Ces tests ont pour objectifs de soumettre le DM à un environnement physiologique complexe se rapprochant le plus possible de l’organisme humain.

Si des directives de l’union européennes (UE) avaient été proposées en 2010 (2010/63/EU), avec comme objectif de limiter l’utilisation de modèles animaux pour la certification d’un DM, les résultats montrent que le nombre d’animaux utilisés à des fins scientifiques n’a pas été réduit. Dans ce contexte, l’UE a adopté un nouveau texte de loi en septembre 2021 (2021/2784(RSP)) avec pour objectif de définir des plans d’actions pour promouvoir le développement de méthodes alternatives à l’expérimentation animale.

A l’heure actuelle, il existe déjà des cellules modèles et matériaux modèles permettant de limiter le nombre d’animaux utilisés dans le processus de certification d’un DM, largement inspirés de l’industrie cosmétique, déjà obligée d’utiliser des méthodes alternatives (rapport annuel 2021 de l’European Partnership for Alternative Approaches to animal testing). Cependant, ces méthodes sont limitées aux interactions biologiques entre un DM et une matrice modèle en contact et ne permettent pas de considérer des interactions plus complexes. Les interactions biomécaniques, par exemple, jouent un rôle clef dans l’efficacité de certains DMs. Dans des domaines médicaux comme l’orthopédie, l’odontologie, ou encore le cardio-vasculaire, il est nécessaire de prendre en compte ces aspects mécaniques.

AVANCEES DU PROJET
Fait Marquant 2023 MIMIMed@Lyon
Un des objectifs du simulateur de mastication MARIO est de pouvoir récupérer les déplacements des dents lors de cycles de mastication. Grâce à une tige métallique insérée dans la dent et de trois capteurs de déplacement, MARIO peut maintenant suivre le déplacement selon tri-axial de 3 dents instrumentées (canine, incisive, molaire).

 

IMPACTS

Une ingénierie adaptée aux services des enjeux de nos partenaires

CALY TECHNOLOGIES, MECALAM, CCI LYON, VIBRATEC, THALES, AREVA, VOLVO, RENAULT, MICHELIN, ANNEALSYS, HUTCHINSON, EDF R&D ENERBAT, RIBER, SKF, EDF, PSA Peugeot-Citroen, SAFRAN, CARA, ST MICROELECTRONICS, ...