Ultrasons biomédicaux : la recherche révolutionne les perspectives

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Centré sur le développement des ultrasons biomédicaux pour les maladies cardiovasculaires, les neurosciences et le cancer, le premier accélérateur de recherche technologique (ART) lancé par l’Inserm en 2016 peut s’enorgueillir d’avoir déjà développé une dizaine de techniques innovantes. Elles offrent des perspectives inédites, en recherche fondamentale comme en clinique.

Mickael Tanter, directeur de l'ART Inserm Ultrasons biomédicaux. © Inserm/ François Guénet

C’était en octobre 2016 : l’Inserm inaugurait son premier accélérateur de recherche technologique (ART) dédié aux ultrasons biomédicaux au sein de l’ESPCI Paris. L’objectif était de développer une recherche transdisciplinaire de haut niveau, en rapprochant l’expertise de physiciens, biologistes, cliniciens et ingénieurs. Avec cette organisation inédite, assortie de moyens conséquents, l’ART a reçu pour mission d’accélérer le développement de prototypes développés par les équipes de physiciens, afin que les laboratoires de recherche et services hospitaliers partenaires puissent rapidement les utiliser. Après deux ans de fonctionnement, le bilan est enthousiasmant.

De la recherche fondamentale à la thérapeutique

"Les ultrasons sont utilisées pour l’échographie ou le Doppler. Mais en faisant varier certains paramètres, ces ondes peuvent déployer des propriétés bien différentes, permettant de produire des images, mais aussi des mesures ou des traitements à distance, explique Mickaël Tanter, lauréat du Prix Opecst-Inserm 2014 et directeur de l’équipe Physique des ondes pour la médecine qui héberge l’ART*. L’Inserm a fourni un effort inédit qui d’ores et déjà permis de mettre au point une dizaine de technologies de rupture, en imagerie diagnostique comme en thérapeutique".

Exemple avec l’un des premiers projets d’imagerie développés par l’ART : un appareil miniaturisé de neuroimagerie fonctionnelle par ultrasons, qui est à la fois portable (pas d’immobilisation du sujet) et ultraperformant, permettant d’étudier finement l’activité cérébrale, avec une plus grande précision que l’IRM ou le TEP fonctionnels. "Pour l’heure, huit de ces appareillages ont été construits au sein de l’ART, à destination de laboratoires Inserm partenaires. Les perspectives d’application sont variées, depuis la restauration visuelle avec l’Institut de la vision**, l’imagerie des AVC avec le laboratoire Cyceron***, ou celle des addictions avec le Centre de Psychiatrie et Neurosciences (CPN) ****".

Sur le plan diagnostique, l’ART a aussi développé de nouvelles méthodes permettant d’évaluer la dureté de certains organes : une façon de palper à distance les tissus ! L’une d’elles permet de mesurer à la fois la fibrose, comme le fait l’élastographie, mais aussi de quantifier le taux de graisses présent dans le foie, ce qui est inédit. Cette méthode devrait devenir très utile pour évaluer globalement l’atteinte hépatique liée à certaines maladies, notamment la stéatose hépatique non alcoolique (maladie du foie gras) actuellement émergente. Une autre technologie mise au point offre un moyen d'évaluer la rigidité cardiaque instantanée au cours du cycle cardiaque. Cette mesure, jusqu’à présent impossible à réaliser, pourrait simplifier le diagnostic de 50% des cas d’insuffisance cardiaque pour lesquels il n’existe pas, pour l’heure, de technique diagnostique directe. "Ces deux méthodes sont en cours de déploiement dans plusieurs services hospitaliers parisiens".

Mais ce n'est pas tout : les projets sont nombreux, les perspectives larges. Les premières données précliniques s’accumulent pour apporter la preuve de concept de techniques à visée thérapeutique, comme la neurostimulation par ultrasons pour le traitement de la dépression ou la délivrance contrôlée de médicaments injectés sous forme de microbulles détruites par ultrasons au niveau de la zone cible...

Un modèle efficient

Franchir les limites de l’imagerie existante nécessite des progrès technologiques permettant d'améliorer :

  • la vitesse d’acquisition, qui permet de suivre la dynamique d’un processus,
  • la résolution spatiale, qui permet des observations à des échelles de plus en plus réduites,
  • la sensibilité, déterminant la dynamique de l’image.

Les énormes capacités de calculs des cartes informatiques actuelles et la maîtrise des processus physiques par le laboratoire permettent à l’ART de réaliser de telles innovations de rupture. "L’ART travaille par projets, reprend le directeur. Dès que les chercheurs ont apporté la première preuve de concept d’un prototype, il est intégré dans notre programme, où la pluridisciplinarité permet de finaliser rapidement l’appareillage qui est fabriqué par nos ingénieurs. Cela permet d’accélérer le développement et la dissémination de ces technologies de rupture auprès des laboratoires et services hospitaliers partenaires. Cela leur offre une compétitivité inédite sur le terrain de la recherche internationale. Vient ensuite une stratégie de transfert de propriété intellectuelle et industrielle, fortement soutenue par l'Inserm via des brevets, la création de start-ups par nos tutelles, ou encore des licences de brevet ou contrat de collaboration avec les industriels, selon les cas. L’ART est pour nos partenaires le moyen d’être en avance au plan international, en bénéficiant de techniques inédites de recherche très tôt dans leur maturation".

Pour en savoir plus sur les utilisations biomédicales des ultrasons, consultez notre dossier d'information.

L’ART Ultrasons biomédicaux, c’est…

  • Une équipe support de 10 ingénieurs hautement qualifiés
  • Un environnement unique au sein du nouveau laboratoire Physique pour la Médecine Paris de l’ESPCI Paris, reconnu mondialement dans le domaine des ultrasons (50 personnes).
  • Environ 30 publications scientifiques et 5 brevets par an
  • 1 startup créée en deux ans
  • 8 partenariats industriels
  • 18 prototypes de recherche développés pour dissémination dans les autres laboratoires et hôpitaux

Notes :
*unité 979 Inserm/CNRS/ESPCI
**unité 968 Inserm/CNRS/UPMC
***unité 1237 Inserm/Université Caen Normandie
****unité 894 Inserm/Université Paris Descartes