Génie biomédical

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Coup d'oeil sur les travaux de recherche

Les travaux de recherche en génie biomédical effectués à Polytechnique constituent des avancées concrètes dans le domaine de la santé, comme le montrent les exemples de projets ci-dessous. 

Redresser les colonnes vertébrales avec les systèmes biomécaniques - Pr Carl-Éric Aubin

Une révolution de la chirurgie orthopédique, c’est ainsi que l’on pourrait qualifier les travaux consacrés à la correction des malformations de la colonne vertébrale menés par l’équipe du Pr Carl-Éric Aubin. Cette équipe développe des logiciels, des nouveaux dispositifs et des systèmes d'assistance visant à faciliter le travail des chirurgiens orthopédiques et à améliorer la qualité de vie des patients. Parmi les outils développés, on trouve un logiciel d'opération virtuelle de la scoliose pour tester l'effet d'une intervention avant de la réaliser, ainsi qu’une salle d'opération virtuelle recréant les conditions d'une intervention chirurgicale et qui permet de s'exercer sur divers cas cliniques modélisés en 3 dimensions et d’analyser à distance avec différents praticiens le dossier d'un patient.

L’équipe de la Pre Isabelle Villemure cherche quant à elle à déterminer les mécanismes responsables de la réponse biologique de l'os à son environnement mécanique. Ces travaux visent à améliorer les traitements des pathologies musculosquelettiques progressives affectant les enfants et les adolescents et à de développer de nouvelles approches orthopédiques. L'amélioration de la qualité de vie des jeunes patients est au coeur même de cette recherche.

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Voyager au cœur du vivant avec les nanorobots - Pr Sylvain Martel

Les chercheurs du Laboratoire de NanoRobotique de Polytechnique sont les premiers au monde à avoir fait voyager in vivo un microdispositif sans fil à l’intérieur d’une artère, piloté à l’aide d’un logiciel et suivi grâce à un système d’imagerie par résonance magnétique. Un exploit qui ouvre la voie à de nouvelles interventions médicales moins invasives et plus précises, comme le transport ciblé de médicaments vers les tumeurs. Ce premier “véhicule” est une sphère de 1,5 millimètre de diamètre composée de matériaux ferromagnétiques, se déplaçant à une vitesse moyenne de 10 centimètres par seconde et pouvant corriger sa course pour garder son cap. Encouragée par ces résultats, l’équipe dirigée par le Pr Sylvain Martel travaille actuellement à réduire la taille des dispositifs afin de pouvoir les faire circuler d’ici quelques années dans de plus petits vaisseaux sanguins.

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Régénérer le cartilage avec les biomatériaux - Pr Michael D. Buschmann

Saviez-vous que le cartilage est un des rares tissus de notre organisme qui ne se guérit pas naturellement? C’est pourquoi les lésions au niveau des articulations, causées par des maladies ou par des traumatismes, constituent un enjeu médical de premier plan. Un espoir est né grâce au génie tissulaire, qui a permis la création de biomatériaux capables de restaurer le cartilage. L’équipe dirigée par le Pr Michael Buschmann est l’une des premières au monde à avoir mis au point ce type de biomatériaux. Formés de la combinaison d’un polymère et d’une substance bioactive (sang, cellules, protéines, etc.), les biomatériaux hybrides  développés par l’équipe du Pr Buschmann sont capables d’améliorer la guérison du cartilage articulaire en stimulant sa croissance  et sa régénération.

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RENDRE LA VUE AUX AVEUGLES AVEC L’ŒIL BIONIQUE - Pr Mohammad Sawan

Permettre au cerveau de «voir», sans faire appel à la rétine ni au nerf optique, tel est le pari de l’équipe de PolySTIM qui développe un stimulateur visuel cérébral, sous la direction du Pr Mohammad Sawan. Cet œil bionique fonctionne grâce à une caméra intégrée dans un contrôleur externe qui capte les images et les transmet au patient grâce à un stimulateur implanté dans leur cerveau. Ce dispositif pourrait rendre la vue à certains patients aveugles. D’autres innovations provenant du même laboratoire, comme unstimulateur cardiaque, un implant cochléaire, un contrôleur urinaire, une jambe bionique, etc., permettront, dans un avenir proche, de rétablir des fonctions physiologiques chez nombre de patients.

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Domestiquer les cellules avec le génie métabolique - Pr Mario Jolicoeur

Comment se comportent les cellules? Quelles réactions biochimiques se produisent à l’intérieur des cellules et contrôlent la production d’agents thérapeutiques ? C’est ce que cherche à découvrir l’équipe du Pr Mario Jolicoeur. Ses réponses fourniront un appui solide à la médecine du futur qui fera largement appel aux thérapies cellulaires et aux thérapies génétiques.

L’équipe a développé des outils d’analyse et de culture cellulaire uniques qui permettent d’observer des cellules vivre et interagir avec leur environnement. Elle a mis au point un système de culture miniature permettant de suivre par résonance magnétique, en temps réel et avec une très haute précision, l’évolution de plusieurs réactions à l’intérieur de cellules vivantes. Le Pr Mario Jolicoeur travaille aussi sur la dégénérescence du cartilage ainsi que sur le cancer et les maladies liées à un problème d’énergie cellulaire.

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Technologies optiques contre le cancer du cerveau - Pr Frédéric Leblond

Une arme révolutionnaire permet dorénavant de lutter plus efficacement contre un des plus redoutables cancers. Il s’agit d’une sonde qui permet de distinguer les cellules cancéreuses des cellules saines pendant une intervention chirurgicale au cerveau, une première dans le monde médical. Cette technologie a valu à ses deux inventeurs, le Pr frédéric Leblond, du Département de génie physique de Polytechnique, et le Dr Kevin Petrecca, chef du Service de neurochirurgie de l’Institut et Hôpital neurologique de Montréal, d’être désignés Personnalités scientifiques de l’année 2015 par le journal La Presse.

Améliorer la précision du prélèvement des tissus lors de l’intervention chirurgicale

La sonde représente un nouvel espoir pour les quelque 3 000 Canadiens qui reçoivent chaque année un diagnostic de tumeur au cerveau. « La biopsie et l’exérèse d’une tumeur au cerveau sont des opérations extrêmement délicates, explique le Pr Leblond. Le chirurgien doit enlever les tissus atteints sans prélever des marges trop importantes de tissus sains, pour ne pas compromettre des fonctions cognitives du patient. Il doit aussi éviter la rupture d’un vaisseau sanguin. Or les outils classiques actuels, comme l’imagerie par résonnance magnétique ou la tomodensitométrie, manquent de précision en ce qui concerne les tissus du cerveau. Par conséquent, les neurochirurgiens ont besoin de nouveaux outils qui les guident en temps réel au cours de la procédure, en leur permettant de distinguer de façon suffisamment fine les cellules saines des cellules cancéreuses. »

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Dévoiler les secrets du système nerveux central avec les nouvelles technologies IRM - Pr Julien Cohen-Adad

Pourra-t-on prochainement détecter la dégénérescence des axones avec l’imagerie par résonance magnétique (IRM)? Les travaux menés dans le laboratoire du Pr Julien Cohen-Adad le laissent espérer. Un enjeu de taille pour les patients souffrant d'un traumatisme ou d’une maladie neurodégénérative.

Les logiciels développés par son équipe visent l’analyse automatique d’images acquises par IRM multi-paramétrique. « Notre objectif est de fournir aux radiologues et aux cliniciens des outils logiciels robustes et aisés à utiliser, pour leur permettre de déceler rapidement et avec précision des anomalies de la structure du système nerveux central chez leurs patients, ce que l’IRM classique n’aurait pas permis de faire », indique le chercheur

Dans le but d’obtenir des images de meilleure qualité que celles fournies par les antennes IRM actuelles, l’équipe de Julien Cohen-Adad cherche notamment à miniaturiser les composants, afin de réaliser des antennes plus maniables et mieux adaptées à certains sujets. « Un de nos projets, mené en collaboration avec l’Hôpital Sainte-Justine, a pour objectif de créer une antenne adaptée à la tête de bébés prématurés. Ultimement, elle permettra de détecter des anomalies fonctionnelles dans le cerveau des nouveaux-nés. »

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