Donnons un sens à l'innovation
La richesse du biomimétisme réside dans la très grande diversité des espèces vivantes qui ont évolué, se sont adaptées et optimisées continuellement depuis 3,8 milliards d’années. Il y a donc toujours une bonne idée à prendre dans la Nature. Le biomimétisme est aussi un levier d’innovation durable car les êtres vivants ont développé des structures, des fonctions ou encore des stratégies qui sont respectueuses de l’environnement et généralement peu consommatrices d’énergie.
Quand on veut utiliser l’approche biomimétique, on peut le faire à différents degrés, en imitant :
Au laboratoire BMBI, au travers du programme transversal BSB2 (Biomécanique des Systèmes Biomimétiques et Bioinspirés), les trois équipes C2MUST, CBB et IFSB développent des travaux de recherche exploitant le biomimétisme. Ces travaux s’intègrent au GDR national BIOMIM auquel le laboratoire est associé.
Voici quelques exemples de nos réalisations :
La fabrication additive patient-spécifique : pour produire une prothèse à implanter à un patient qui souffre d’arthrose, l’imagerie médicale permet la reconstruction numérique qui va guider la fabrication additive personnalisée. Dans ce cas, il faut un implant biomimétique dont la morphologie et les propriétés tribologiques soient semblables à celles du tissu d’origine.
L’équipe CBB développe aussi des équivalents de derme qui imitent les mélanomes métastatiques cutanés pour l’étude du microenvironnement tumoral et de thérapies ciblées (médecine personnalisée).
Dans un projet « défi » financé par le Labex MS2T, le laboratoire reconstruit également un continuum os/tendon/muscle. Grâce à l’approche biomimétique, la différenciation cellulaire est guidée (influences de la structure de la matrice et de stimulations mécaniques/électriques). Le but est d’établir le lien entre le comportement biologique et la réponse mécanique mais aussi de mimer l’altération des tissus par vieillissement par exemple.
Le laboratoire développe depuis quelques années un modèle complexe de foie sur puce pour mimer les événements physiologiques qui interviennent au niveau du tissu hépatique (toxicologie et cancérologie). Cette technologie des organes sur puce sert aussi à établir des systèmes multi-organes en connectant des puces hébergeant des cellules de tissus différents (une puce foie et une puce poumon) pour obtenir des systèmes biomimétiques qui permettent d’étudier les interactions entre organes, par exemple pour la toxicologie prédictive.
L’équipe IFSB développe aussi des puces à cellules qui imitent l’environnement physiologique propice à la production de plaquettes sanguines à partir de mégacaryocytes. Ici, la production de plaquettes se fait grâce à des structures et des contraintes biomécaniques contrôlées.
L’écoulement des cellules sanguines dans les vaisseaux et les capillaires est aussi un sujet qui trouve des réponses dans l’approche biomimétique : des capsules modèles servent pour les caractérisations expérimentales et également pour établir des modèles numériques utiles pour la compréhension physiologique et pour développer des systèmes de microcapsules à relargage contrôlé permettant la vectorisation de principes actifs.
L’équipe C2MUST développe des modèles biomimétiques de minéralisation pour concevoir du tissu osseux ou du tissu dentaire aux échelles nano, micro et centimétrique. La biominéralisation est contrôlée par des réactions (bio)chimiques localisées pour produire des substituts aux propriétés mécaniques proches du modèle biologique.
Des modèles numériques biomimétiques du muscle fonctionnel sont aussi développés au laboratoire pour mieux comprendre le vieillissement du système neuro-musculo squelettique. Ces modèles pourront servir à la prévention de chute chez les personnes âgées ou trouver des applications en réhabilitation fonctionnelle.
En conclusion, toutes les équipes de BMBI se sont appropriées l’approche biomimétique. Celle-ci s’applique dans beaucoup d’autres projets en cours et à venir.
Cécile Legallais
Tél : 03 44 23 46 70
Mail : cecile.legallais@utc.fr