L'impression 3D dans le domaine médical: Les prothèses et les os

L’impression 3D est une technologie qui connait déjà un certain succès dans de nombreux secteurs industriels tels que l’architecture, l’automobile ou encore l’aérospatial. En médecine c’est la chirurgie orthopédique qui use de plus en plus de ce procédé révolutionnaire. En effet depuis quelques années déjà, l’arthroplastie qui est la chirurgie de remplacement des articulations, a bénéficié d’avancées considérables grâce à elle. Avec plus de 100 000 prothèses de hanches posées chaque année en France et 40 000 prothèses de genou, le développement d’une telle technologie dans ce secteur permettrait d’améliorer les soins de beaucoup de patients et d’en diminuer les coûts. Si en France les applications de l’impression 3D en médecine sont encore timides, à l’étranger de plus en plus d’établissements et de chirurgiens adoptent ce procédé qui pour ce type de prothèses répond mieux aux contraintes que les techniques traditionnelles.

Le Professeur Anthony Atala, spécialiste en médecine régénérative, et son équipe ont mis au point une "imprimante" capable de recréer des os, du cartilage et du tissu musculaire. Jusqu'à présent, le tissu (imprimé) finissait par se détériorer car les nutriments et l'oxygène ne parvenaient pas à accéder à celui-ci sans la présence de vaisseaux sanguins. Pour y remédier, les chercheurs ont créé un polymère biodégradable à partir de cellules provenant du patient.  Cette technique révolutionnaire, baptisée Integrated Tissue and Organ Printing System (pour "Système intégré d'impression de tissus et d'organes") pourrait servir à imprimer des tissus humains et même des organes vivants qui seraient ensuite transplantées à des patients victimes d'un accident ou d'une maladie. Pour démontrer tout son potentiel, les chercheurs ont recréé des oreilles, des os et des muscles qu’ils ont implantés ensuite à des animaux.

Un petit garçon âgé de 6 ans a reçu le lundi 17 août 2015, une prothèse de main droite imprimée en 3D. Habitant l'Isère, Maxence est ainsi devenu le premier enfant à recevoir en France une prothèse fabriquée par e-NABLE, association qui met à disposition en libre accès des plans de fabrication accessibles.  Une révolution ? Techniquement non, car le fonctionnement de la prothèse dont bénéficie Maxence est assez rudimentaire. Ce qui change en revanche, c'est la facilité avec laquelle ce type de dispositif peut être produit, et donc son faible coût (50 à 200 €).

Dans le domaine de la prothèse médicale, les avancées techniques vont bien au-delà du membre artificiel de Maxence fabriquée à partir d'une quinzaine de pièces en plastique d'un peu d'élastique, de fil de nylon et de quelques vis.

L’impression 3D offre donc de réelles perspectives pour les prothèses et la reconstruction d’os. Son coût, sa simplicité de fabrication et sa rapidité devrait séduire de plus en plus de praticiens à l’avenir. Une technique qui avait d’ailleurs déjà fait ses preuves dans le domaine de la chirurgie réparatrice. Par exemple en 2012, un soldat américain blessé par balle au genou, avait pu bénéficier de cette technologie. Le Charing Cross Hospital de Londres avait conçu une prothèse avec une imprimante 3D professionnelle Objet Eden 250 de Stratasys qui lui avait été fournit par OPS. Une première mondiale à l’époque, Justin Cobb le chirurgien en charge de l’opération témoignait : « Cette opération en utilisant l’impression 3D est une première mondiale pour la chirurgie reconstructrice, il s’agit d’une toute nouvelle approche dans notre manière d’opérer. » « C’est vraiment le début d’une nouvelle ère dans l’ingénierie. »

Parmi les dernières avancées, on retrouve « l’os hyperélastique », développé par une équipe américaine de médecins et d’ingénieurs, il promet de résoudre tous les défis habituellement rencontrés dans la conception d’os artificiels, notamment grâce à sa conception par impression 3D. Le matériau (encre) utilisé est composé à 90% d’hydroxyapatite, la matière minérale présente dans les os et les dents, et à 10% par des polymères. Il ressemble beaucoup aux autres os artificiels en cours de développement. Afin de tester ses propriétés mécaniques, les chercheurs ont imprimé un morceau de fémur humain qu’ils ont soumis à diverses contraintes de compression. Résultat, la pièce a résisté à des charges deux à trois fois supérieures à celles supportées par les matériaux résorbables existants.