18 Décembre 2013  |  Recherche et développement
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 10/2013

Un appareil mesure les propriétés mécaniques des tissus vivants

Dans le cadre d’un projet de la commission CTI, le centre CSEM et l’entreprise CSM Instruments ont conçu un appareil de mesure novateur destiné à établir l’élasticité des tissus biologiques. Cet instrument, unique en son genre, permettra de mieux comprendre les maladies comme l’artériosclérose ou la progression de tumeurs, d’en déduire des méthodes de diagnostic, de développer et d’optimiser des implants pour le génie tissulaire.

Une modification de l’élasticité des tissus mous est observée dans de nombreuses maladies comme l’artériosclérose, l’arthrose ou le cancer. Pour mieux comprendre ce phénomène de changement d’élasticité et concevoir de nouveaux outils de diagnostic, les chercheurs doivent pouvoir mesurer les propriétés mécaniques de ces tissus. Jusqu’à aujourd’hui, de tels équipements de mesure faisaient défaut. Cette lacune est maintenant comblée par le «Bioindenter», un équipement novateur développé conjointement par l’entreprise CSM Instrumentset le Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM). Cet instrument est le résultat de l’accomplissement d’un projet financé par la Commission pour la technologie et l’innovation (CTI), d’une durée de dix-huit mois, réalisé dans le cadre des mesures d’accompagnement contre le franc fort. Il permet, pour la première fois, de mesurer localement la rigidité et la viscoélasticité de tissus mous dans un environnement physiologique.
 
 
Un modèle inspiré de la science des matériaux
Ce projet témoigne du succès de l’initiative de la CTI, succès qui repose sur l’excellente collaboration entre la recherche et l’industrie. L’entreprise CSM Instruments, faisant appel au CSEM pour résoudre un problème concret, a ainsi bénéficié des connaissances spécialisées de son partenaire technologique. Etablie à Neuchâtel, cette société développe et fabrique des instruments de précision pour la mesure de propriétés mécaniques de surfaces dures à l’échelle micrométrique et nanométrique. «Les clients ont souvent exprimé le souhait d’analyser des échantillons biologiques», explique Jiri Nohava, ingénieur d’application chez CSM Instruments. Pour adapter les outils de mesure existants aux tissus mous, leurs ingénieurs ont conçu et optimisé un capteur de force à haute résolution approprié pour ce type d’échantillons, qui utilise des forces extrêmement faibles de l’ordre du micronewton. Par ailleurs, ils ont optimisé les mécanismes de l’appareil et adapté le logiciel. Enfin, il a également été nécessaire de développer une chambre de mesure adaptée aux tissus biologiques. C’est ici que le CSEM s’est révélé être un excellent partenaire de recherche, car doté d’une vaste expérience dans la conception d’applications pour la biologie et la nanotechnologie.
 
 
Une approche interdisciplinaire
La chambre de mesure «Biochamber» doit répondre à de nombreuses exigences mécaniques, géométriques et biologiques, afin d’être montée sur le «Bioindenter». Lors des mesures mécaniques, les tissus biologiques doivent être placés et maintenus dans un environnement physiologique disposant d’un contrôle précis de la température. En outre, le porte-échantillons doit être compatible avec le matériel pour la culture tissulaire. Idéalement, le processus d’indentation de certaines entités biologiques doit pouvoir être observé in situ à l’aide d’un microscope. Le prototype opérationnel a été développé en neuf mois seulement par les deux partenaires. Compatible avec les consommables de plastique et de verre couramment utilisés en laboratoire, il dispose d’une unité de contrôle de la température pour garantir les conditions exigées par les échantillons. Le CSEM s’est également chargé de l’intégration d’un microscope dans la chambre de mesure. «L’approche interdisciplinaire du CSEM a joué un rôle fondamental dans la réussite de ce projet», commente Gilles Weder, responsable du projet auprès du CSEM. «Des biologistes, des physiciens, des chimistes et des ingénieurs ont travaillé en étroite collaboration pour relever le défi». La proximité géographique des deux partenaires et la grande expérience du CSEM dans la conduite de projets CTI avec l’industrie ont été d’autres facteurs importants du succès de ce partenariat.
 
La conquête d’un nouveau marché
Les domaines d’application de ce nouvel instrument sont vastes. La recherche médicale y figure au premier plan, notamment pour la compréhension de l’évolution de maladies ou l’étude fondamentale de tissus biologiques. A l’heure actuelle, le plus fort potentiel de marché gravite autour de nouvelles méthodes de diagnostic et autour du développement de nouveaux implants tissulaires ou autres produits médicaux auxiliaires, qui interagissent avec les tissus humains, comme les lentilles de contact. Le projet a permis à l’entreprise CSM Instrumentsde s’ouvrir au marché à forte croissance des sciences de la vie.
 
Site Internet et demi-journées de test
Des informations complémentaires et une vidéo montrant les principales caractéristiques du Bioindenter se trouvent sous www.csem.ch/bioindenter. Sur demande, le centre CSEM et l’entreprise CSM Instruments sont prêts à organiser des demi-journées de tests sur des tissus biologiques et des biomatériaux.

Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique SA (CSEM)
2000 Neuchâtel
Tél: 032 720 51 76
www.csem.ch


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