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Science et Ingénierie des Matériaux pour la Santé

Sigle: S6125, ECTS: 2

Objectifs du cours

La médecine fait usage de matériaux soumis à des règles très spécifiques liées aux exigences de santé (résistance à la stérilisation, propriétés antibactériennes, biocompatibilité, durabilité, coût, traçabilité,…) mais également très dépendantes de leur usage (ex- ou in-vivo). Pour les dispositifs à usage externe (orthèses, pansements,…), la conception des matériaux doit intégrer des notions d’ergonomie, de confort (rapport solidité/légèreté) et de résistance à l’usure. Pour des dispositifs implantables (prothèses, matrices d’ingénierie tissulaire …), les matériaux choisis doivent permettre a minima une biocompatibilité suffisante, voire des propriétés de bioactivité ou de biorésorbabilité tout en garantissant la bonne reproduction des fonctions physiologiques et leur durabilité in vivo. La complexité des tests de validation et de suivi in vivo rendent en outre le développement de ces matériaux perfectionnés d’autant plus délicat.
Ce secteur de la science et de l’ingénierie des matériaux est en très forte croissance ces dernières années. Les applications impliquent une forte activité innovante et couvrent un champ immense incluant les matériaux pour la réparation tissulaire (implants, matrices synthétiques…), pour la thérapeutique (pansements, systèmes de relargage contrôlé…),  pour le diagnostic (biomarqueurs, biocapteurs…) ou encore pour la recherche biomédicale (matrices modèles, surfaces structurées…). Ce domaine d’activité est par nature pluridisciplinaire et est susceptible de faire collaborer des acteurs scientifiques et techniques très divers, tels que des chimistes, des biologistes, des physiciens, des mécaniciens, des médecins, des pharmaciens, des ingénieurs procédés,…
Cet enseignement spécialisé se veut être une introduction au processus de conception et de développement de matériaux pour la santé. Après une présentation générale des enjeux scientifiques et industriels, il se concentrera sur les concepts fondamentaux que doit maîtriser un ingénieur travaillant dans ce secteur. Ces concepts seront illustrés par des exemples choisis dans le secteur du dispositif médical. Le programme a ainsi été construit de façon à couvrir des domaines aussi variés que les propriétés des tissus vivants, les fonctions physiologiques des organes à reconstruire, les propriétés recherchées pour les matériaux de substitution à sélectionner parmi les différentes classes de biomatériaux existantes, les essais mécaniques nécessaires à leur développement et à leur validation, sans oublier les aspects socio-économiques et réglementaires qui régulent la mise sur le marché de tels dispositifs.

Programme

Programme
Les différents concepts abordés dans ce cours, nombreux et extrêmement variés, seront illustrés par l’équipe pédagogique à l’aide d’un ou deux cas réels d’organes ou de tissus (dentaire, ostéo-articulaire, cardiovasculaire …) en guise de « fils conducteurs » tout au long du cours.
Lors de la première séance, les étudiants joueront le rôle d’une équipe de R&D, en charge de développer un matériau pour une application de santé. Ils choisiront ainsi leur propre « fil rouge », auquel ils appliqueront d’un cours sur l’autre les différentes notions abordées. Chaque séance de cours sera organisée en trois phases : (i) un exposé suivi d’échanges au cours duquel un binôme ou trinôme d’étudiants présentera l’application du cours précédent à son projet ; (ii) un cours d’introduction aux concepts fondamentaux ou une présentation d’un intervenant extérieur (médecin, industriel, spécialiste des questions réglementaires) ; (iii) une séance de travail en groupe pour appliquer les concepts vus au cas d’étude choisi.
En outre, dès que le cas d’étude aura été choisi, l’équipe pédagogique se chargera avec les étudiants de contacter un ou des spécialiste(s) du domaine (médecin, chercheur, ingénieur …) à qui une synthèse de l’étude sera présentée en fin de parcours sous forme d’un rapport et d’un exposé de défense de projet. Les étudiants pourront ainsi confronter leur démarche aux avis critiques d’experts et de professionnels.
Contenu
Le programme s’articulera autour de 6 séances au cours desquelles seront notamment abordées les notions relatives :
•    à la composition et l’organisation des matériaux biologiques,
•    à la biocompatibilité, la bioactivité, la biointégration et la biorésorbabilité,
•    aux propriétés mécaniques des tissus et leur caractérisation mécanique in vivo et in vitro,
•    aux grandes classes de biomatériaux (polymères, métaux, céramiques),
•    aux nouveaux procédés de fabrication et à l’approche par ingénierie tissulaire,
•    aux méthodes d’évaluation de la tenue en service des biomatériaux et dispositifs médicaux,
•    aux aspects réglementaires,
•    à la prise en compte des contraintes médicales,
•    au contexte industriel.

Modalités d'évaluation

L’évaluation  se fera en continu, en petits groupes, sous la forme d’une étude de cas développée d’un cours sur l’autre et à l’occasion d’une présentation finale devant un jury composé de l’équipe pédagogiques et d’intervenants extérieurs (médecins, pharmaciens, biologistes, ingénieurs, responsables industriels ...)

Equipe pédagogique

Responsable(s)
Laurent CORTÉYannick TILLIER

Chargé(s) d'enseignement

Sigle S6125
Année 3ème année
Niveau Graduate 2nd year
Crédits ECTS 2
Coefficient 2
Nb. d'heures 26
Nb. de séances 21
Type de cours Enseignement spécialisé
Semestre 5
Période Automne
Domaines
  • Matériaux
Dernière mise à jour:
10 Jun 2014 20:26 par Franck