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

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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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Joël Kermabon

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