Philippe Cinquin et Serge Cosnier, inventeurs d'une biopile fonctionnant avec le glucose du corps humain et amenée à alimenter les stimulateurs cardiaques.

Biopiles : une révo­lu­tion au coeur de Grenoble

Biopiles : une révo­lu­tion au coeur de Grenoble

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. 

Joël Kermabon

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