October 2017 /267

Médecine in silico

Génie biomédical

À partir du 1er janvier, Liesbet Geris entamera un mandat de trois ans en tant que Francqui Research Professor. Un mandat enviable qui, selon les termes de la fondation Francqui, “s’adresse à des chercheurs dont un allègement des charges comporte une plus-value importante pour le potentiel de recherche de l’institution”.

GerisLiesbetGrâce à ce mandat, la Pr Geris (responsable du laboratoire de génie biomécanique, unité In silico Medecine du Giga-recherche, et enseignante à la faculté des Sciences appliquées, département aérospatial et mécanique) va pouvoir consacrer davantage de temps à la recherche, ses enseignements étant assurés par un suppléant financé par la Fondation. Une aubaine pour cette chercheuse qui, cette année, vient également d’être nommée directrice exécutive du Virtual Physiological Human Institute, une organisation scientifique européenne pour la médecine in silico. Un terme encore peu connu du grand public, plus familiarisé avec les expressions in vivo et in vitro, qui désigne des recherches ou examens médicaux effectués au moyen de modèles numériques. « C’est tout un domaine scientifique qu’il faut organiser, s’enthousiasme la Pr Liesbet Geris. Mon rôle va être de créer des liens entre laboratoires de recherche, hôpitaux, agences publiques de contrôle et industries afin que les recherches débouchent sur des thérapies cliniques. »

IMPLANTS VIVANTS

À l’intersection des sciences de la vie et des sciences de l’ingénieur, les recherches de Liesbet Geris (elle-même ingénieure mécanicienne) sont centrées autour des implants vivants, c’est-à-dire des implants qui, une fois placés dans le corps, vont contribuer à réparer les organes malades ou blessés. Et plus particulièrement, dans son cas, les organes tissulaires, à savoir les os et les cartilages. « Je fais partie d’un réseau de chercheurs qui développent des modèles numériques simulant la formation des os et cartilages, mais je travaille aussi avec des cliniciens de la KU Leuven, des spécialistes des maladies osseuses qui ont des patients dont les membres ont été détruits lors d’accidents de la route par exemple, ou dont on a dû enlever des morceaux d’os suite à une tumeur ou encore qui souffrent de maladies génétiques entraînant la non-guérison de fractures et qu’il faut alors opérer pour enlever des parties importantes de l’os malade. »

Pourquoi simuler la formation des os puisque ceux-ci se régénèrent naturellement en cas de fracture ? Ce n’est vrai que si les deux parties sont proches l’une de l’autre. Mais s’il existe un “trou” qui dépasse quelques millimètres, la nature ne peut plus rien et il va falloir l’aider. Ce qui, pour l’instant, nécessite des interventions lourdes très douloureuses et très longues comme des greffes d’os.

La solution proposée par les chercheurs est d’implanter un biomatériau sur lequel on dépose des cellules du patient, à partir desquelles de l’os va se reconstituer. Idée séduisante mais qui a atteint sa limite avec les biomatériaux actuels : ils ne permettent que de créer de petites quantités d’os et la méthode est donc réservée aux implants dentaires ou à la reconstitution de petits espaces crâniens. Pour aller au-delà, les chercheurs ont étudié le processus naturel de croissance des os : comment les os se forment-ils, en grande quantité, au cours de la croissance ? On savait que le cartilage apparaît en premier. Sa formation nécessite en effet moins d’oxygène et de nutriments. Dans une seconde étape, les chercheurs ont observé que ce cartilage mûrit et devient de l’os. « Aujourd’hui, nous essayons donc de reproduire ce processus en partant de cellules du patient, explique Liesbet Geris. Mais il faut en quelque sorte répliquer un processus prénatal avec des cellules adultes. Ces cellules sont cultivées dans un bioréacteur et nous modélisons le processus qui s’y déroule, car il n’est pas question d’ouvrir ce bioréacteur tous les jours pour voir ce qui s’y passe ! »

PATIENTS VIRTUELS

Mais les chercheurs vont plus loin : ils simulent aussi… les patients eux-mêmes. Notamment ceux qui sont atteints de maladies génétiques rares, parce qu’il n’est pas possible d’observer suffisamment de patients réels. « Nous avons ainsi adapté notre modèle de fracture pour patients “normaux” à des situations de maladies génétiques, explique Liesbet Geris. Comme il est très difficile de trouver suffisamment de patients pour réaliser des essais cliniques, nous avons fait un essai in silico, sur ordinateur : on a créé 200 patients virtuels et testé ce qu’il se passe quand on n’intervient pas ou quand on intervient avec un certain traitement. » Le but est de voir comment les patients vont réagir et mettre en évidence les biomarqueurs à tester pour prévoir si tel patient n’aura aucun problème en cas de fracture ou au contraire s’il faudra intervenir et avec quel traitement.

Branche de l’ingénieur moins connue que les autres, le génie biomédical recrute et Liesbet Geris espère que dorénavant, examen d’entrée pour examen d’entrée, de nombreux jeunes qui hésitent, comme elle l’a fait, entre études de médecine et d’ingénieur choisissent la seconde voie !


Henri Dupuis
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