Engineering for the future of health

Flux vectoriel obtenu par imagerie ultrasonore en synthèse d'ouverture : données de simulation numérique des écoulements de sang dans une bifurcation carotidienne. Une image similaire a remporté le défi en estimation du flux par imagerie ultrasonore en synthèse d'ouverture, lors du congrès IEEE International Ultrasonics Symposium 2018 à Kobe, Japon.

Echographie ultrasonore intravasculaire (IVUS) sur un fantôme d'artère coronaire. Elle permet de détecter et de caractériser les propriétés mécaniques des hétérogénéités pariétales au sein d'une région "lésée", simulant une plaque d'athérome. La rupture de plaque est responsable de l'accident vasculaire et de l'infarctus du myocarde. Ce fantôme est placé dans un circuit hydraulique pulsatile reproduisant les conditions d'écoulement sanguin et la pression physiologique existante durant le cycle…

Examen de neuroimagerie avec l'échographe numérique 3D à super résolution de la start-up Resolve Stroke. Cette technologie d’imagerie médicale permet de visualiser les vaisseaux en 3D de façon sûre pour le patient. L’un de ses atouts est la résolution de l’image, dix fois supérieure à celle d’une échographie Doppler. Cette avancée s’appuie sur les travaux du Laboratoire d’imagerie biomédicale (LIB) qui ont permis de dépasser la barrière de la diffraction pour l'échographie. Elle rend possible l…

Simulation d’un examen d’imagerie de la thyroïde avec un fantôme anthropomorphique, lors de l’évaluation de la caméra ambulatoire Thidos. Cette caméra détecte le rayonnement gamma émis par les radioisotopes (isotopes radioactifs) utilisés en radiothérapie, directement au lit du patient, pour contrôler la dose délivrée. L’irathérapie utilise l’iode radioactif pour traiter certaines maladies de la thyroïde. Le patient reçoit un médicament radiopharmaceutique composé d’iode 131 capable de cibler…

Système permettant la mesure d'un signal physiologique au poignet, correspondant au flux sanguin des artères. Cette technologie est utilisée actuellement dans les oxymètres pour évaluer l'oxygène dans le sang grâce à 2 lumières de longueurs d'ondes différentes (rouge et infrarouge). Ce signal physiologique peut être utilisé pour du dépistage cardiovasculaire mais aussi pour l'évaluation de la récupération après une épreuve sportive. Au sein de la plateforme DIVA (Design implementation &…

Nouveau prototype démonstrateur de lecteur miniaturisé permettant la mesure du taux de cystatine C. Ce prototype est une version simplifiée du dispositif portable d’analyses biologiques produit par MagIA Diagnostics. Il est développé par Orphée Cugat, lauréat de la médaille de l’Innovation 2019 du CNRS, et le G2Elab dans le cadre du projet région CYSTATINE. Il a pour objectif de permettre l’autocontrôle à domicile du patient insuffisant rénal chronique. La cystatine C est une protéine de type…

L’IRM de diffusion est une modalité d’IRM qui permet d’estimer la direction de diffusion des molécules d’eau, ce qui donne une indication sur la direction principale des fibres nerveuses.

L’IRM de diffusion est une modalité d’IRM qui permet d’estimer la direction de diffusion des molécules d’eau, ce qui donne une indication sur la direction principale des fibres nerveuses.

L’IRM de diffusion est une modalité d’IRM qui permet d’estimer la direction de diffusion des molécules d’eau, ce qui donne une indication sur la direction principale des fibres nerveuses. L’équipe Empenn développe des algorithmes de tractographie permettant de reconstruire ces fibres nerveuses. Cela peut servir à étudier la connectivité cérébrale et rechercher d’éventuels biomarqueurs d’imagerie spécifiques d’une pathologie cérébrale.

Manipulation d’une cellule à l’aide d’un microrobot sur une station de pinces optiques. Ce dispositif permet de manipuler des objets de taille micrométrique sans contact, grâce à la force résultant de la réfraction d’un faisceau laser. C’est le principe du piège optique. La télé-opération est utilisée pour des échantillons biologiques devant être confinés (cellules cancéreuses, bactéries, parasites, etc.). A l’écran, un microrobot sert d’intermédiaire : il est contrôlé via les pinces optiques…

Microrobots optiques conçus par l’ISIR, vus en microscopie électronique à balayage (MEB). Ces robots fabriqués via une imprimante 3D mesurent entre 10 et 25 µm, environ deux fois le diamètre d’un globule rouge, et sont utilisés pour manipuler des cellules. Grâce à leurs poignées optiques (des sphères de 3 µm), ils peuvent être déplacés à distance par un faisceau laser. Cette technologie repose sur le principe des pinces optiques : en focalisant la lumière laser sur un objet microscopique, il…

Insertion d’un robot nageur dans une plateforme de microrobotique mobile permettant de contrôler la trajectoire de micronageurs par actionnement magnétique. Le dispositif possède deux caméras qui permettent un retour visuel, via la reconstruction 3D d’environnement, pour détecter la position du nageur et contrôler sa trajectoire. A l’heure actuelle, le contrôle hors plan est à l’étape de la preuve de concept et les nageurs sont encore de taille centimétrique. Leur forme hélicoïdale leur permet…

Déstabilisation d’agrégats bactériens (en bleu) formant un biofilm (en gris), grâce à des essaims de nanochaînes magnétiques (en jaune), vue en microscopie électronique à balayage. Les biofilms sont des regroupements de bactéries protégées par une matrice extracellulaire, ce qui les rend très résistants aux cellules immunitaires et aux antibiotiques. Pour renforcer l’efficacité des traitements, les scientifiques ont conçu des nanorobots capables de pénétrer ces structures et de les perturber…

Test de manipulation d’un système robotisé d’assistance à la chirurgie du cholestéatome, une tumeur de l’oreille moyenne, sur un fantôme anatomique. A l’extrémité du bras porteur, un mini-robot de type endoscope actif possède deux mobilités adaptées à ce type de chirurgie. Sur cette photo, l’opérateur saisit directement le robot pour tester la comanipulation, l’une des deux manières d’utiliser le système. Par rapport à une opération réalisée à la main, ce système pour la chirurgie ORL améliore…

Positionnement automatique d’une mini-caméra utilisée par un système robotisé d’assistance à la chirurgie cœlioscopique. Cette technique permet d’observer l’intérieur de la cavité abdominale et d’intervenir sur les organes, grâce à des instruments (caméra et instruments chirurgicaux) insérés dans la paroi abdominale via de petites incisions. Elle réduit le risque de complications pour le patient mais comporte des spécificités pour le chirurgien, notamment pour la gestion de la caméra. Lors d…

Prototype de robot médical pour le perçage chirurgical automatisé de vertèbre, développé par l’Institut des systèmes intelligents et de robotique (ISIR) et la société SpineGuard. Il est muni d’un foret "intelligent" équipé d’un capteur DSG (Dynamic surgical guidance) qui mesure la conductivité électrique des tissus à sa pointe. A partir de cette information, des algorithmes d'interprétation des données permettent de déduire la nature du tissu et d’envoyer un signal d’alerte si une brèche…

Foret "intelligent" attaché à un robot de perçage automatisé pour le placement d'implants osseux, développé par l’Institut des systèmes intelligents et de robotique (ISIR) et la société SpineGuard. Ce foret est équipé d’un capteur DSG (Dynamic surgical guidance) qui détecte la conductivité électrique des tissus atteints. A partir de cette information, des algorithmes d'interprétation des données permettent de déduire la nature du tissu et d’envoyer un signal d’alerte si une brèche osseuse,…

Système PROSPER pour les ponctions de la prostate, testé sur un fantôme anatomique déformable réaliste. Il permet d’insérer des aiguilles de ponction de façon précise, vers des cibles prédéfinies, pour prélever des échantillons de tissu (biopsie), dans le cas d'un diagnostic du cancer, ou pour déposer des grains radioactifs (curithérapie) dans le cas d'un traitement du cancer. Une sonde échographique, positionnée grâce au robot, permet d’acquérir des images ultrasonores 3D de l’organe (écran du…

Système PROSPER pour les ponctions de la prostate, testé sur un fantôme anatomique déformable réaliste. Il permet d’insérer des aiguilles de ponction de façon précise, vers des cibles prédéfinies, pour prélever des échantillons de tissu (biopsie), dans le cas d'un diagnostic du cancer, ou pour déposer des grains radioactifs (curithérapie) dans le cas d'un traitement du cancer. Une sonde échographique, positionnée grâce au robot, permet d’acquérir des images ultrasonores 3D de l’organe (écran du…

Image d'un abdomen réalisée par IRM. Ce dernier fonctionne ici avec le Light Puncture Robot (LPR), un système d'assistance pour la radiologie interventionnelle. Placé sur le torse (ou le dos) du patient, il permet d'effectuer une ponction dans la cavité abdomino-pelvienne. Il est composé de trois parties : le robot placé sur le patient qui permet de positionner et insérer l'aiguille ; la boîte moteurs, aux pieds du patient, qui actionne le robot ; le connecteur permettant de détacher le robot…

Le Light Puncture Robot (LPR) est un système d'assistance pour la radiologie interventionnelle. Placé sur le torse (ou le dos) du patient, il permet d'effectuer une ponction dans la cavité abdomino-pelvienne. Il fonctionne avec un IRM (ou un scanner). Il est composé de trois parties : le robot placé sur le patient qui permet de positionner et insérer l'aiguille ; la boîte moteurs, aux pieds du patient, qui actionne le robot ; le connecteur permettant de détacher le robot de la boîte moteurs…

Tumoroïde de carcinome épidermoïde de la tête et du cou (un groupe de cancers qui touche la sphère ORL), marqué en immunofluorescence, observé en microscopie confocale (x20). Il s'agit d'un organoïde, une structure multicellulaire qui reproduit un organe en trois dimensions en culture in vitro. Par rapport à une culture cellulaire classique, réalisée à plat et comprenant un seul type de cellule, les organoïdes miment plus efficacement le fonctionnement de l’organe répliqué et reproduisent…

Entretien de cultures d'organoïdes cérébraux. À mi-chemin entre les modèles in vivo et in vitro, les organoïdes sont des modèles cellulaires ex vivo en trois dimensions qui dérivent de cellules souches (cellules indifférenciées). Ils peuvent être considérés comme de "mini-organes" ayant une architecture voire même une fonctionnalité représentative du vivant. Les organoïdes cérébraux sont répartis dans une plaque de 96 puits (un organoïde par puits), à faible adhérence, permettant l'agrégation…

Observation au microscope confocal à balayage laser de coupes d'organoïdes cérébraux. À mi-chemin entre les modèles in vivo et in vitro, les organoïdes sont des modèles cellulaires ex vivo en trois dimensions qui dérivent de cellules souches (cellules indifférenciées). Ils peuvent être considérés comme de "mini-organes" ayant une architecture voire même une fonctionnalité représentative du vivant. Le microscope confocal à balayage laser permet d'analyser la structure fine de cellules ou de…

Reconstruction en trois dimensions de tumoroïdes de tumeur cérébrale pédiatrique (épendymome) marqué avec une sonde membranaire fluorescente et observé en microscopie Spinning Disk avec un grossissement 20x. Quarante-huit heures après marquage, échantillon vivant. Il s'agit d'un organoïde, une structure multicellulaire reproduisant un organe en trois dimensions en culture "in vitro". Les organoïdes miment plus efficacement le fonctionnement de l’organe répliqué que les cultures cellulaires…

Exposition aux moustiques d'un modèle de peau reconstruite. Ce système expérimental, mis au point par des scientifiques du laboratoire Immunologie, immunopathologie et chimie thérapeutique (I2CT) permet à des moustiques de piquer un modèle de peau reconstruite immunocompétent et innervé. Ce projet de recherche vise à explorer les mécanismes de défense immunitaire induits suite à la transmission de virus par ces insectes.

Analyse par fluorescence des marqueurs de vésicules extracellulaires. Chaque point est une vésicule. Amanda Silva Brun est lauréate de la médaille de l’Innovation du CNRS 2021. Double docteur, en pharmacie et en biologie, son activité de recherche s’étend de la conception de technologies de production et d’ingénierie des vésicules extracellulaires (VEs) à leurs applications pour la médecine régénérative et la délivrance de principes actifs. A partir de 2016, elle travaille sur le développement…

Projection en deux dimensions de vésicules de type "Janus", marquées en vert et rouge pour visualiser la séparation des deux polymères qui les composent, vues en microscopie confocale. Ces capsules sphériques présentent deux hémisphères aux propriétés distinctes, leur permettant par exemple de libérer différents médicaments de manière ciblée. Elles se forment spontanément par auto-assemblage de copolymères amphiphiles (à la fois hydrophiles et hydrophobes) en milieu aqueux. Jusqu’ici, leur…

Puce microfluidique multi-électrodes fabriquée en verre / PDMS (Polydiméthylsiloxane). Elle est développée au Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N) pour la quantification par voie électrochimique d’un microARN spécifique du cancer du foie (miR 122). Ces recherches sont réalisées en collaboration avec des experts dans les domaines de la synthèse et de la fonctionnalisation de nano-objets et de la biochimie analytique et diagnostique.