Santé

Repousser les frontières du génie biomédical pour vaincre l'athérosclérose

Abdul barakat

Nationality American

Year of selection 2009

Institution Ecole Polytechnique

Country France

Risk Santé

Chairs

undefined year

Résumé des résultats intermédiaires de la Chaire.

La médecine et l'ingénierie sont depuis longtemps des disciplines qui se sont développées dans des silos séparés, mais la croissance rapide des innovations biomédicales et numériques en matière de santé a estompé cette frontière autrefois imperméable. Depuis lors, l'inclusion d'approches d'ingénierie et d'outils modernes a permis des changements majeurs dans les sciences de la vie. Dans la lutte contre les maladies cardiovasculaires, première cause de mortalité au monde (1), cette convergence d’expertise est très prometteuse. Les résultats obtenus par la Chaire AXA d'Ingénierie Cellulaire Cardiovasculaire depuis sa création en 2010 en témoignent. Au cours des 10 dernières années, la recherche en bio-ingénierie et biomécanique menée par le professeur Abdul Barakat à l’Ecole polytechnique de France a apporté de nouvelles connaissances fondamentales à la lutte contre l’athérosclérose, un processus connu pour provoquer des maladies coronariennes (CHD) et des accidents vasculaires cérébraux. 

Une compréhension nouvelle de la réaction des cellules vasculaires aux forces mécaniques 

La recherche fondamentale menée par le professeur Barakat et ses collègues chercheurs a comblé une lacune cruciale dans notre compréhension de l’impact des modifications du flux sanguin sur les structures au sein des noyaux des cellules vasculaires, un processus censé jouer un rôle dans le développement de l'athérosclérose. En utilisant une approche de mécano-biologie, - un domaine émergent qui se situe à l'interface de la biologie, de l'ingénierie et de la physique -, ils ont pu identifier l'implication d'une classe spécifique de protéines, les nespines, dans la transmission des stimuli mécaniques depuis la surface des cellules endothéliales à leur noyau - les cellules endothéliales sont les cellules qui tapissent les surfaces internes des vaisseaux sanguins et contrôlent le flux de substances et de fluide qui se déplace entre la circulation sanguine et la paroi vasculaire. Le fait d'avoir identifié ces protéines jouant un rôle fondamental pourrait conduire à de nouvelles voies de traitement. 

Résolution de problèmes pratiques en médecine : artères artificielles et conception innovante de stent. 

En matière de recherche appliquée, le programme a contribué à deux réalisations majeures dans la lutte contre les maladies cardiovasculaires. Le premier est le développement d'artères artificielles (2) pour tester de nouveaux dispositifs médicaux et médicaments. La nouvelle plateforme in vitro est une première mondiale et a suscité beaucoup d'intérêt de la part des entreprises fabriquant des stents et des pompes à sang, ainsi que des groupes de recherche étudiant les caillots sanguins. 

L'autre découverte majeure concerne la conception des stents (c'est-à-dire des structures en treillis métallique ou polymère qui sont insérées dans un vaisseau pour maintenir le passage ouvert). En utilisant une approche biomécanique, l’équipe du professeur Barakat a montré que la forme des éléments du stent, en perturbant le flux sanguin, affecte le processus de guérison vasculaire, ainsi que l’efficacité du médicament (3). Sur la base de principes d'ingénierie, ils ont démontré que, par rapport à la conception croisée traditionnelle, une conception de stent en spirale réduirait ces risques. 

Transfert de technologie : un fil de guidage intelligent pour traiter les accidents vasculaires cérébraux 

Un autre aspect important de la Chaire AXA concerne les activités de transfert de technologie. En 2014, le professeur Abdul Barakat et un ancien doctorant, Franz Boszak, ont créé une entreprise spécialisée dans la technologie des capteurs et les dispositifs de santé connectés. Anciennement appelée InStent, la start-up Sensome développe un fil de guidage intelligent (4) pour aider au traitement rapide des accidents vasculaires cérébraux. 

Le dispositif très peu invasif intégrera des capteurs innovants capables d'analyser le type de caillot bloquant le cerveau, un déterminant clé pour un adapter le traitement et garantir son efficacité. Devant être prête pour la commercialisation en 2022, la technologie promet de réduire considérablement le temps qu'il faut actuellement pour déterminer la composition d'un caillot, et donc améliorer la vie et la santé des patients victimes d'un AVC. 

Formation : ouverture de programmes d'ingénierie biomédicale en France 

Alors qu'un nombre croissant de physiciens, d'ingénieurs et de médecins français se mobilisent pour approfondir la recherche et repousser les frontières de ce qui est médicalement possible, les programmes d'enseignement et de formation en génie biomédical (BME) font toujours défaut en France. Capitalisant sur son poste actuel de responsable d'une chaire AXA dans l'une des écoles les plus renommées de France, le professeur Barakat a lancé une série de cours et de programmes de BME dédiés à l'École polytechnique, y compris un nouveau programme intégré de master / doctorat de 5 ans. En parallèle, il est également impliqué dans la création d'un Centre interdisciplinaire de bio-ingénierie et sciences mathématiques de la vie dans le cadre des efforts actuels d'IP Paris (un consortium d'écoles d'ingénieurs) pour développer une recherche de pointe dans les domaines scientifiques les plus prometteurs d'aujourd'hui. 

(1)  https://www.who.int/health-topics/cardiovascular-diseases/#tab=tab_1

(2)  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5221533/

(3)  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26821272/

(4)  https://www.sensome.com/

Novembre 2020

Article

Repousser les frontières du génie biomédical pour vaincre l'athérosclérose

Dix ans après le lancement de la Chaire AXA de Génie Cellulaire Cardiovasculaire , Prof. Barakat partage les principaux résultats de recherche du programme, les applications du transfert technologique et ses futurs projets

En savoir plus

Article

Un stent intelligent contrôle la guérison artérielle

De nouveaux instruments connectés pourraient aider les médecins à ne prescrire un traitement anticoagulant que pendant la période juste nécessaire.

En savoir plus

Video

Ingénierie aéronautique et biologie au service de votre cœur

Greg Foot rencontre le Professeur Barakat, ingénieur cardiovasculaire, qui s’inspire des principes de la mécanique des fluides pour optimiser le design des stents et sauver la vie de patients atteints de maladies cardiovasculaires.

En savoir plus