Projet ANR-11-EMMA-0039 – WaveImplant : Développement d’un outil de suivi de l’ostéointégration des implants du système ostéo-articulaire
Programme : Emergence de produits, technologies, ou services à fort potentiel de valorisation (Emergence)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Guillaume Haiat (UNIVERSITE PARIS-EST CRETEIL VAL DE MARNE)
Partenaires : Laboratoire de Bioingénierie et Biomécanique Ostéo-Articulaires; Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne; Modélisation et Simulation Multi-Échelle
Montant : 262596.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 18 mois
Résumé : Développement d’un outil de suivi de l’ostéointégration des implants du système ostéo-articulaireWaveImplant se propose de développer un outil d’évaluation de la stabilité implantaire et de suivi de la stabilité et de l’ostéointégration des implants dans le système ostéo-articulaire. La première application à être valorisée sera celle des implants dentaires.
L’objectif de ce projet est de promouvoir la valorisation des résultats obtenus au sein du MSME.L’objectif du programme de travail décrit ci-dessous est d’arriver à la veille du développement clinique de notre technologie avec un prototype cohérent par rapport aux pré-requis du marché (prix, convivialité, performances…).
Approche multimodalité pour la caractérisation de l’interface os-implantLe projet est piloté par le laboratoire MSME, inventeur et développeur de la technologie et moteur sur l’aspect valorisation, avec le projet du coordinateur de poursuivre le développement dans le cadre d’une création d’entreprise. L’aspect clinique est apporté par le laboratoire B2OA, constitué de chirurgiens dentistes hospitaliers qui réalisent les opérations et avec lesquels le coordinateur a déjà travaillé. De plus, les deux laboratoires sont très proches géographiquement. Par ailleurs, le consortium est complété par la cellule de valorisation de l’Université Paris Est Créteil où est hébergé le laboratoire coordinateur, donc en proximité immédiate et qui sera naturellement en charge des partenariats et des brevets.Une attention particulière sera portée à la coordination entre les travaux expérimentaux et de simulation numérique car les performances du dispositif en dépendent. Le consortium de ce projet étant de taille réduite, la coordination en sera facilitée.Les tâches se décomposent sous la forme suivante :Tâche T1: CoordinationTâche 2 : Simulation numérique et méthode de traitement optimaleTâche 3 : Essais in vivo sur petit animalTâche 4 : Essais in Vivo sur grand animalTâche 5 : Préparation du dossier cliniqueTâche 6 : Développement industrielTâche 7 : Valorisation
Résumé de la soumission : Le vieillissement de la population et l’augmentation des accidents sont les deux raisons principales qui justifient l’intérêt croissant de la communauté scientifique pour l’étude du système osseux. Bien que les implants et prothèses ostéoarticulaires soient utilisés en routine clinique depuis plus de 30 ans et aient permis des progrès thérapeutiques et esthétiques considérables, beaucoup reste à faire pour optimiser et développer leur utilisation. En particulier, les implants dentaires sont largement utilisés pour la réhabilitation maxillofaciale, avec plus de 100 000 opérations par an aux Etats-Unis. Beaucoup d’échecs ont encore lieu suite notamment à des mises en charges prothétiques mal programmées en l’absence d’outil de vérification d’une bonne ostéointégration, générant douleur, perte de chances de succès pour les patients et coûts supplémentaire pour les chirurgiens-dentistes. Il reste actuellement difficile d’évaluer la stabilité d’un implant dentaire et en particulier les propriétés biomécaniques de l’os situé à proximité de l’implant.WaveImplant se propose de développer un outil d’évaluation de la stabilité implantaire et de suivi de l’ostéointégration des implants dans le système ostéo-articulaire. La première application à être valorisée sera celle des implants dentaires. Le laboratoire MSME de l’Université Paris Est a mis au point une nouvelle méthode de suivi, sensible à l’interface os-implant, seul critère pertinent pour le succès chirurgical, utilisant l’analyse quantitative d’ultrasonore qui est une approche non invasive, non irradiante et peu onéreuse.  Cette méthode a fait l’objet d’une preuve de concept ex vivo (dépôt d’une demande de brevet en France puis en PCT et d’une nouvelle demande d’invention) et est en cours de validation in vivo. Nous prévoyons de poursuivre les expériences chez le lapin et d’en effectuer chez le chien dans des conditions plus conformes à la réalité clinique. Le développement d’outils de simulation numérique permettra d’optimiser les méthodes de traitement du signal mises en œuvre, ce qui améliorera les performances du dispositif. Une étude d’industrialisation permettra d’optimiser le coût de fabrication du dispositif et les résultats seront protégés par le dépôt de nouvelles demandes de brevets. Le programme demandé ici mènera la technologie à la veille de la clinique humaine et de poser les premières pierres pour les autres applications (cheville, hanche et rachis notamment).    L’équipe est constituée de membres ayant des compétences complémentaires (chirurgiens-dentistes experts en biologie du remodelage osseux et chercheurs spécialistes en imagerie quantitative ultrasonore). Le porteur de projet est lauréat du concours national de Création d’entreprise en Emergence et a fait l’objet d’un financement Aima par le Centre Francilien pour l’Innovation. Ces financements ont permis la réalisation d’une étude de propriété intellectuelle qui a montré la liberté d’exploitation du dispositif. Une première étude d’industrialisation est en cours. Par ailleurs, le laboratoire a été sollicité par un laboratoire spécialisé en dentisterie (Septondont) pour la réalisation d’une prestation de service. La technologie développée fait l’objet d’un projet de transfert depuis mi 2009, sous la forme d’une concession de licence des brevets et savoir-faire à une société à créer par le porteur du projet.La technologie développée a le potentiel pour justifier la création d’une entreprise : -	Marché important, international, en croissance et absence de concurrents efficaces-	Multiples applications possibles de la technologie-	Nécessité de l’expertise technique et d’un environnement industriel et marketing fort -	Secteur de l’industrie dentaire de ce type très peu développé en France. Il y a intérêt pour notre pays de se positionner sur le secteur -	Plusieurs sociétés françaises, au niveau de l’hygiène, des implants ou autre matériel existent en France et constituent un paysage favorable.
Résultats : Le programme se déroule comme prévu et ne rencontre aucune difficulté particulière. Deux recrutements ont été effectués (Vincent Mathieu et Domitille Loriot) et deux stagiaires de Master ont été mobilisés sur le projet. De plus, un important travail d’industrialisation et d’optimisation est en cours en étroite relation avec la cellule de valorisation de l’UPEC.
Ces efforts ont mené à l’entrée en incubation au sein de l’incubateur Marne-la-vallée Descartes Innovation (Champs sur Marne, 77, http://www.incubateur-descartes.com).
Un travail bibliographique a été mené de manière à mieux faire le point sur les articles publiés dans la littérature. De plus, une approche multimodalité ayant pour objectif une meilleure compréhension des déterminants physiques des propriétés biomécaniques de l’interface os-implant a permis de faire sauter le verrou technologique que constitue la détermination de la réponse de l’interface os-implant. Des premiers résultats intéressants ont été obtenus en comparant les résultats obtenus juste après l’intervention chirurgicale et à différents temps de cicatrisation chez le lapin. Trois articles ont été publiés, qui ouvrent la voie au développement du dispositif ultrasonore.
Perspectives : Le projet se déroulant comme prévu, nous souhaitons suivre le plan de développement initialement envisagé dans le document scientifique pour la suite du projet.
La perspective consiste en une éventuelle création d’entreprise effective qui est d’ailleurs actuellement incubée par l’incubateur Descartes.
Publications et brevets : - Vayron R., Barthel E.., Mathieu V., Soffer JE, Anagnostou F, and Haiat G., “Variation of biomechanical properties of newly formed bone tissue determined by nanoindentation as a function of healing time”, Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering 14(S1) (2011) pp 139-140.
- Vayron, R., Barthel, E., Mathieu, V., Soffer, J.E., Anagnostou, F. and Haïat, G., “Nanoindentation Measurements of Biomechanical Properties in Mature and Newly Formed Bone Tissue Surrounding an Implant”, in press to J Biomech Eng. Ces deux études permettent de mieux comprendre les variations des proprieties biomécaniques de l’os néoformé à proximité de l’interface os-implant.
- Mathieu, V., Vayron, R., Barthel, E., Dalmas, D., Soffer, J.E., Anagnostou, F., and Haïat, G., “Mode III cleavage of a coin-shaped titanium implant in bone: effect of friction and crack propagation”, J Mech Behav Biomed Mater 8 (2012) pp 194-203. Cette etude a mis en evidence le taux de restitution d’énergie élastique de l’interface os-implant.
- Mathieu, V., Soffer, J.E., Anagnostou, F., and Haïat, G., “Influence of healing time on the ultrasonic response of the bone-implant interface”, Ultrasound Med Biol 38(4) (2012) pp 611-618. Cette étude permet de quantifier pour la première fois l’influence du temps de cicatrisation sur la réponse ultrasonore de l’interface os-implant.
- Mathieu, V., Vayron, R., Richard, G., Lambert, G., Naili, S., Meningaud, JP and. Haïat, G., “Biomechanical determinants of the stability of dental implants: influence of the bone-implant interface properties” submitted to Med Eng Phys. Cette etude bibliographique de revue s’attache à decrire l’état de l’art dans le domaine et à mettre en évidence l’originalité de l’approche menée dans WaveImplant.