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Biopiles : une révolution au coeur de Grenoble

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FOCUS – Leur découverte s’apprête à révolutionner la chirurgie cardiaque à court terme : Philippe Cinquin, médecin, mathématicien et professeur à l’université Joseph Fourier, et Serge Cosnier, bio-électrochimiste, directeur de recherche CNRS, ont conçu une biopile implantable. Une invention qui leur vaut d’être sélectionnés pour la remise de l’Oscar européen de la recherche et de l’innovation, le 17 juin prochain à Berlin.

 
 
 

 

Stimulateur cardiaque. CC Flickr Steve Winton

Stimulateur cardiaque. CC Flickr Steve Winton

Imaginez une pile biologique utilisant le glucose du sang pour fournir de l’énergie, en lieu et place d’une simple batterie, dans les stimulateurs cardiaques. Une biopile qui ne s’épuiserait jamais… Telle est la découverte qui vaut à l’équipe dirigée par deux scientifiques grenoblois d’être sélectionnée pour la remise du Prix de l’inventeur européen.
 
Actuellement, les stimulateurs cardiaques sont certes très fiables mais l’autonomie de leur batterie ne dépasse pas huit années. Le remplacement de l’alimentation du dispositif nécessite alors une intervention chirurgicale avec hospitalisation. Une source potentielle de risques, sans compter le coût très important de l’opération. 
 
 
 

La collaboration de deux équipes scientifiques

 
 
oebcinquincosnierder.001C’est en 2003 que Philippe Cinquin, directeur du laboratoire TIMC-Imag (UJF-CNRS), a commencé à travailler sur cette problématique, en explorant la piste du glucose comme source d’énergie. Par la suite, la collaboration avec l’équipe du département de chimie moléculaire de l’Université de Grenoble (CNRS-UJF) dirigé par Serge Cosnier a permis d’affiner la recherche. Les deux équipes ont travaillé, dans leur discipline respective, à la mise au point d’une biopile implantable.
 
Il faut dire que l’innovation est de taille. À terme, de nombreux dispositifs médicaux implantés dans le corps humain pourraient en bénéficier. Sont notamment concernés les nouveaux stimulateurs cardiaques sans fils, directement implantés dans le cœur et nécessitant une alimentation continue en électricité.
 
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Des sources d’énergies inépuisables pour les implants

 
 
« Grâce aux travaux de Philippe Cinquin et de Serge Cosnier, la technologie médicale s’est rapprochée d’un de ses buts : pouvoir fournir des sources d’énergie inépuisables pour les implants », affirme Benoît Battistelli, président de l’Office européen des brevets (OEB) à propos de cette avancée majeure. « Les avancées de cette équipe de scientifiques français offrent la possibilité à des millions de porteurs d’implants d’éviter une chirurgie de révision, une hospitalisation et donc des risques médicaux. » 
 
La biopile développée par l’équipe grenobloise va ainsi complètement changer la donne. Et ce grâce aux seules ressources de l’organisme. « Pour moi, c’est un rêve qui devient réalité, parce que je vois que les résultats de ma recherche peuvent avoir un impact considérable pour les patients. J’en suis vraiment très heureux » se réjouit Philippe Cinquin.
 
Philippe Cinquin et Serge Cosnier

Philippe Cinquin et Serge Cosnier

 
 

Un approvisionnement en énergie durable

 
 
Mais, concrètement, comment cette pile fonctionne-t-elle ? 
Les cellules de l’organisme vivent grâce au sucre ou glucose. C’est leur source énergétique, présente en permanence dans le corps et tout particulièrement dans le sang. L’idée a donc consisté à développer un mini-générateur électrique capable de fonctionner en utilisant le glucose disponible en permanence dans le corps humain. De quoi rendre possible l’approvisionnement en énergie d’implants médicaux, de manière autarcique et durable. 
 
La biopile développée par l'équipe

La biopile développée par l’équipe

 
L’histoire commence en 2010, année où l’invention est brevetée. Au départ, c’est une membrane spéciale qui sera utilisée, celle-ci étant protégée par une enveloppe destinée à prévenir toute contamination et risque d’inflammation. Ensuite, sera développée une matrice imprégnée d’enzymes et composée de nanotubes de carbone destinés à doper les performances de la pile biologique.
 
La première expérimentation d’une biopile dans un environnement vivant a permis d’atteindre une puissance  d’environ 0,5 microwatt par microlitre. Une puissance qui s’est avérée suffisante pour fournir de l’énergie à des dispositifs implantés conventionnels ou de nouvelle génération (sans fils).
 
 

Des piles à glucose pour les ordinateurs et les téléphones portables

 
 
Le secteur de l’instrumentation médicale et tout particulièrement celui des stimulateurs cardiaques s’intéresse de très près aux biopiles. A l’image de Sorin-CRT, un acteur majeur sur ce marché, qui participe au projet de recherche « Biopiles implantables à glucose »  aux côtés de TIMC-Imag, du DCM, du LGP2 et du CEA-LETI, dans le cadre du programme Nanobiotechnologies des Investissements d’avenir.
 
Même s’ils se focalisent actuellement sur les applications médicales de leur invention, Philippe Cinquin et Serge Cosnier se projettent néanmoins dans l’avenir et pensent à la diversification, à de nouvelles utilisations. A titre d’exemple, des piles à glucose pourraient être utilisées par les ordinateurs ou les téléphones portables. En tout cas, les biopiles n’ont pas fini de faire parler d’elles !
 
Une étude évalue le marché global des implants médicaux (équipement et les matériels auxiliaires) à 11,1 milliards d’euros. Un montant qui devrait évoluer pour atteindre 17,9 milliards en 2016.
 
 Joël Kermabon
 
 
 

A propos du Prix de l’inventeur européen

 

Remis chaque année depuis 2006 par l’Office européen des brevets (OEB), le Prix de l’inventeur européen est destiné à récompenser des travaux innovants qui contribuent aux avancées sociales et à la croissance économique. Quinze finalistes sont retenus sur propositions du public, des examinateurs de l’OEB et des offices nationaux de brevets.
Les lauréats sont ensuite sélectionnés par un jury international comprenant des acteurs de haut niveau de l’économie, de la politique, des médias, de l’université et de la recherche. Cinq catégories de travaux sont récompensées : industrie, recherche, petites et moyennes entreprises (PME), pays non européens et œuvre d’une vie. 
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