Le design au service de la vie : comment l'impression 3D transforme le secteur de la santé

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La NASA expérimente l'impression 3D et fabrique désormais de nouveaux composants… dans l'espace. Les ingénieurs de l’agence spatiale ont bien compris l’importance de ces technologies émergentes. Voici d’autres exemples du formidable potentiel de l'impression 3D appliqués au domaine de la santé.

Des prothèses

Les personnes handicapées sont souvent contraintes d'utiliser des prothèses fabriquées en série qui s’avèrent inconfortables ou peu adaptées. Produire des prothèses à l'aide d'imprimantes 3D permet en revanche de créer des modèles personnalisés, sur mesure, qui épousent mieux le corps du patient.

E-NABLE est une association internationale de volontaires qui créent des prothèses de mains et de bras. L’an dernier, le Prix James Dyson a été décerné à Open Bionics, une entreprise capable de créer et d'imprimer des prothèses de mains robotisées imprimées en 3D en deux jours seulement.

Des attelles imprimées en 3D sont actuellement testées à l'hôpital Morriston de Swansea, au Pays de Galles. Ces moulages sont imprimés dans un matériau souple et conçus pour être beaucoup plus faciles à mettre et enlever que les attelles Velcro actuelles. Ils sont imprimés à partir d'un scan 3D du membre du patient, de sorte qu’ils sont parfaitement adaptés à sa physionomie, faciles à changer et généralement plus efficaces que des attelles classiques.

Transplantation d'organes

Grâce à l’impression 3D, une étape sans précédent dans le domaine médical a été franchie en janvier 2016. Des médecins ont en effet transplanté avec succès un rein adulte dans le corps d'un enfant de 2 ans à l'aide de cette technologie. La patiente, Lucy, souffrait d'une insuffisance cardiaque qui avait endommagé ses reins. En conséquence, elle était contrainte de subir des dialyses rénales trois fois par semaine. Les médecins ont utilisé l'impression 3D pour reproduire des modèles précis des organes de la petite fille ainsi que de son donneur de rein adulte, afin de préparer chaque séquence de la transplantation en toute sécurité. L’utilisation de l’impression 3D a été fondamentale pour assurer le succès de cette opération dangereuse et complexe.

Mais l'avenir ne se limite pas à l'assistance en opération. Des scientifiques de l'Institut Wake Forest for Regenerative Medicine ont réussi à transformer génétiquement des cellules de la peau en cellules cardiaques, et à les utiliser sur des mini-organes imprimés en 3D qui battent comme des cœurs. Les scientifiques cherchent à simuler des systèmes corporels. Il est clair que s'il est déjà possible de reproduire des organes miniatures, nous serons un jour capables de produire des pièces de remplacement entières, même si nous en sommes encore aux prémices de cette technologie.
Gartner estime que « d'ici 2019, l'impression 3D sera un outil essentiel dans plus de 35 % des interventions chirurgicales impliquant la mise en place de prothèses et d’implants (y compris des organes synthétiques) à l'intérieur et à la surface du corps ».

Os fracturés

Le Bio-Pen, une invention australienne développée à l'Université de Wollongong, permet aux chirurgiens de dessiner des cellules directement sur l'os. Dans les faits, cela signifie qu’à l’avenir, les os et le cartilage pourraient être réparés en créant de nouvelles cellules sur l'os au cours d'une intervention chirurgicale. Ce ne sera évidemment pas aussi facile que de faire un dessin, et toutes les recherches montrent que ces cellules imprimées en 3D doivent être soigneusement cultivées avant d'être prêtes à l'emploi. Cependant, cette technologie a déjà atteint l’étape des essais cliniques, les chercheurs utilisant de la bio-encre composée de cellules souches et de polymères. Une fois à l'intérieur du corps, ces cellules se transforment en tissus. Les tests réalisés jusqu'à présent montrent un taux de survie de 97 % de ces cellules, ce qui pourrait ouvrir des possibilités considérables dans les domaines de la réparation des fractures et des traitements orthopédiques complexes. Il existe également la possibilité d'imprimer ad hoc des outils médicaux personnalisés pour le patient en vue d’une utilisation lors d’interventions médicales.

Substituts osseux

Si vous ne pouvez pas réparer l'os, remplacez-le ! À l’avenir, la médecine aura de plus en plus recours au remplacement de parties du corps grâce à l'impression 3D. Celle-ci a par exemple déjà été utilisée pour créer une mâchoire de substitut pour une tortue et un bec pour un toucan. Ces dernières années, les recherches ont progressé rapidement, et une équipe espagnole de l'hôpital universitaire de Salamanque a récemment échangé une partie de la cage thoracique d'un patient espagnol atteint de cancer contre une copie en titane imprimée en 3D. L'os de substitut comprenait un sternum artificiel conçu pour renforcer l'original, endommagé par le cancer. La difficulté ne résidait pas seulement dans la chirurgie elle-même : chaque cage thoracique est différente, ce qui explique pourquoi l'impression 3D était indispensable pour assurer le succès de l'opération. Les matériaux de substitution ont été imprimés par l'organisme gouvernemental australien CSIRO, dont le PDG, Adam Nuit a déclaré : « Nous connaissons déjà bien les applications biomédicales de l'impression 3D. Dans le passé, nous avons utilisé notre savoir-faire pour créer des dispositifs tels que des os du talon imprimés en 3D, ou des protège-dents en 3D utilisés en cas d'apnée du sommeil ». Les prothèses dentaires n'échapperont pas non plus à cette évolution.

Big data, produits pharmaceutiques et plus encore

Il est difficile de prédire quels seront les bénéfices de l’association des Big data, de l'intelligence artificielle et de l'impression 3D, mais l'opportunité existe bel et bien. La récente par IBM de la société de gestion d'imagerie médicale Merge Healthcare vise à réunir l'excellence en matière de traitements d'image et d’intelligence artificielle de Watson d'IBM. Cela ouvrirait la voie au diagnostic de certaines maladies par ordinateur. Allons un peu plus loin : il existe une possibilité d'impression en 3D de solutions pharmaceutiques personnalisées visant à obtenir de meilleurs résultats sur les patients. La récente 3D Medicine Printing Conference a notamment permis d’envisager les possibilités offertes par les installations d'impression de médicaments sur demande. Ces dernières permettraient aux pharmacies même les plus isolées de ne jamais connaître de rupture de stock, et à certains patients de vivre de façon plus autonome en utilisant des solutions d’impression de médicaments en 3D directement chez eux. Ces innovations alliées aux progrès de la santé mobile démontrent qu'il existe un véritable potentiel de transformation radicale et fondamentale de la manière de fournir et de recevoir des soins médicaux.

Jon Evans

Lire cet article an anglais : A design for life: how 3D printing is transforming healthcare  

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Jon Evans

Journaliste professionnel dans le domaine de la technologie depuis 1994.