Journal de l’Institut Mines-Telecom: « Des implants sur mesure pour favoriser la reconstruction osseuse » : partenariat OsseoMatrix et l’école des Mines de Saint Etienne

Le 28 avril 2015, le président de la République recevait les 16 lauréats de la deuxième phase du concours Innovation 2030. Parmi eux, Osseomatrix, société spécialisée dans la reconstruction osseuse. Dans le cadre du projet ANR OrthoFlase, qu’elle coordonne, elle a mis au point une technique pour fabriquer en quelques heures des implants biocéramiques sur mesure voire biodégradables, en partenariat avec l’équipe du Docteur David Marchat, enseignant-chercheur à Mines Saint-Étienne.

A la suite d’un trauma (par exemple une fracture), d’un cancer ou d’une malformation, si le défaut osseux mesure plus de quelques millimètres, l’os ne peut pas se réparer seul. Le chirurgien doit alors apporter de la matière pour combler le défaut, soit en prélevant de l’os ailleurs sur le patient (on parle d’autogreffe), soit en utilisant des allogreffes provenant de banques d’os.

Aujourd’hui, il peut aussi utiliser des biocéramiques synthétiques. Cependant, dans le cas de ces grandes pertes de substance, « pour qu’il y ait reformation osseuse complète, il faut que l’implant soit parfaitement en contact avec les tissus du patient, là où il y a la vie, et aucun procédé ne permettait de le faire efficacement jusqu’à présent, » indique le Docteur David Marchat, enseignant-chercheur à Mines Saint-Étienne.

Ce sera désormais possible grâce au procédé développé par la société Osseomatrix et aux résultats du projet ANR de bioingénierie osseuse dont l’objectif est de fabriquer des biocéramiques en phosphates de calcium sur mesure, c’est-à-dire adaptées au défaut osseux du patient. « A partir des données scanners, Osseomatrix conçoit et fabrique directement en moins de trois heures des implants complexes qui s’adaptent parfaitement à l’anatomie de la perte osseuse, » explique le Docteur Didier Nimal, PDG fondateur d’Osseomatrix et inventeur du procédé.

Une technique de fusion laser directe innovante

Pour réussir cela, les chercheurs utilisent une technique de fabrication directe par fusion laser sur lit de poudre. Elle permet de construire le bout d’os manquant couche par couche, à partir de poudres de phosphate de calcium. « C’est le composant minéral principal de l’os naturel. C’est donc un matériau biocompatible que les cellules connaissent et que les tissus hôtes acceptent. »

La poudre est étalée en une couche de plusieurs micromètres d’épaisseur. Au passage du laser la matière se solidifie instantanément laissant les grains de poudre soudés les uns aux autres : on obtient une céramique. « Le laser ne vient fusionner que les zones correspond à l’os sur le scanner, le reste du lit de poudre reste sous forme de poudre, » explique David Marchat. Le procédé est ensuite renouvelé couche par couche jusqu’à obtenir le volume total de l’implant.

Cette technique est particulièrement innovante car elle ne fait appel à aucun liant organique, évitant ainsi les désagréments de leur élimination à l’aide de traitements thermiques, tels que la formation de porosité induite, de fractures ou encore la déformation de la céramique.

Des implants biodégradables

Mais le projet va encore plus loin dans le but de développer des implants biodégradables, favorisant le remodelage osseux, c’est-à-dire le remplacement de l’implant par de l’os véritable. « L’idée est d’apporter un support de développement aux cellules ainsi que les éléments chimiques (Calcium et Phosphore) dont elles ont besoin pour reformer un os vivant, un guide de croissance osseuse en somme : les ostéoclastes dégradent l’implant et les ostéoblastes construisent de l’os. »…

Contrôler le développement cellulaire en jouant sur la porosité de l’implant ?

…les chercheurs se sont rendus compte que l’architecture de l’implant, et en particulier sa porosité, avaient un impact sur la colonisation cellulaire. La porosité de l’implant influence le développement cellulaire, pas seulement osseux mais aussi vasculaire  « Car sans vascularisation, pas de reconstruction dans de larges défauts osseux, précise David Marchat. L’enjeu est donc de vasculariser vite et bien après la pose de l’implant. »…

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