Des technologies de bioingénierie dignes de séries télévisées

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Organes sur puces, mouches et termites robotiques, impression 3D de batteries miniatures, si ces technologies semblent tout droit sorties d’un film de science-fiction, elles sont pourtant bien réelles pour les équipes du Wyss Institute. Ce laboratoire de recherche de Harvard à Boston est très atypique et marque tant par l’originalité de ses projets de recherches que par son mode de fonctionnement en termes d’objectifs et de management. Après quatre années de fonctionnement, un point sur ce bel exemple de centre de recherche de premier plan à l’américaine.

Le Wyss Institute - Un nouveau modèle

Le Wyss Institute (ou de son nom complet, le Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University) est né en 2009 du don de 125 millions de dollars de l’entrepreneur et homme d’affaire suisse Hansjörg Wyss à l’Université de Harvard (don qu’il a récemment doublé pour atteindre la somme totale de 250 millions de dollars) [1] [2]. L’Institut, qui profite naturellement de collaborations avec Harvard ainsi qu’avec l’ensemble de l’écosystème des sciences de la vie autour de Boston, se concentre sur des projets de bioingénierie à très fort potentiel mais jugés trop risqués pour être abordés par des industriels, ou même d’autres laboratoires de recherches ou les thésards et autre post-docs doivent publier pour survivre.

Mary Tolikas, directrice des opérations, décrit le Wyss comme étant une "plateforme d’innovation, de collaboration et de transfert de technologie dont la mission est de développer des prototypes proches de l’industrie et inspirés par la nature". En effet, le succès de la structure est autant atteint grâce aux critères d’excellence technique que par la commercialisation des technologies, via par exemple la création de startups ou des licences de propriété intellectuelle. Pour cela, l’Institut intègre des équipes composées de collaborations entre divers partenaires de tous horizons académiques, cliniques et industriels. Le Wyss profite de plus de collaborations avec des organismes gouvernementaux tels que l’agence américaine pour la recherche appliquée à la défense (DARPA ou Defense Advanced Research Projects Agency) et de la Food and Drug Administration (FDA). Le Wyss bénéficie également de relations privilégiées avec des groupes de capital risque.

Mary Tolikas est issue d’un parcours industriel très en phase et représentatif des objectifs du Wyss. Après un PhD et un MBA au MIT dans les années 90, elle créée une startup basée sur la modélisation et la simulation de circuits électronique, une technologie très novatrice à l’époque. Suite au rachat de son entreprise, elle poursuit ensuite une carrière dans l’industrie pour finalement rejoindre l’équipe du centre de recherche bostonien. Aujourd’hui, son expérience industrielle lui permet de développer des projets à hautes composantes techniques et scientifiques tout en gardant à l’esprit l’importance d’une finalité commerciale/industrielle, au coeur des valeurs du Wyss Institute.

En termes d’organisation, l’institut structure ses recherches autour de plusieurs plateformes technologiques dont le but est d’encourager les synergies entre équipes. On recense par exemple des plateformes sur les systèmes bios-mimétiques, les matériaux avancés, ou la robotique bio-inspirée. Chaque plateforme regroupe des équipes multidisciplinaires composées de chercheurs et ingénieurs d’origines très variées. En effet, l’intérêt (et le challenge) à la base de la bioingénierie est de réussir à développer des systèmes qui sont par nature à l’intersection de plusieurs domaines scientifiques (par exemple la biologie, la robotique, l’informatique, la génomique, etc.).

En plus de la variété des profils scientifiques, chaque équipe intègre des personnes aux profils commerciaux afin de toujours garder un oeil sur la finalité industrielle des technologies développées. Les trois piliers que sont la recherche, le management et le business développement travaillent de concert pour porter à maturité les projets et définir ensuite la bonne stratégie de commercialisation.

Des projets exotiques à fort potentiel

La plateforme focalisée sur les microsystèmes biomimétiques comporte un projet majeur : les organes sur puces (ou Organ-On-Chip) [3]. Les chercheurs de l’institut conçoivent des puces qui simulent la microarchitecture et les fonctions des organes d’êtres vivants, tels que le poumon, le coeur, et l’intestin. A terme, l’objectif de ce projet (élaboré en collaboration avec la FDA [4]) est de devenir une alternative aux essais traditionnels sur animaux. En effet, les études précliniques requièrent plusieurs années d’efforts et l’analyse d’un composé dans ces phases peut coûter plus de 2 millions de dollars. D’autre part, sacrifier de nombreux animaux dans des recherches qui, souvent, ne permettent pas de prévoir ou ne sont pas bien corrélées avec les réponses de l’être humain, ne semble pas satisfaisant si des expériences faisant intervenir des cellules dans des organes sur puces permettent d’aboutir à des résultats similaires. Ce qui est en cours de démonstration. L’idée finale est de pouvoir reproduire le métabolisme de l’ensemble des organes du corps humain via une mise en série (ou en parallèle) dans un réseau des Organ-On-Chip. Arrivera-t-on ainsi à simuler des essais cliniques in vitro ?

Autre exemple, d’un projet le Robobee est un minuscule robot/mouche bio inspiré (voir photo ci-dessous). Ces minirobots pourraient travailler en essaim et être utilisés dans des missions de sauvetage ou même remplacer les abeilles classiques pour des fins de pollinisation [5]. Si le système autorise aujourd’hui des vols stationnaires et latéraux, le réel enjeu de cette technologie est d’élaborer une source d’énergie légère avec une forte autonomie, compatible avec les dimensions du Robobee.


Un espace au premier étage du WYSS Institute est dédié à la présentation des différents projets du WYSS. Ici, la célèbre Robobee accompagnée d’une version agrandie de sa structure auto assemblée
Crédits : MS&T


Un autre projet qui dépend de la plateforme des matériaux intelligents consiste en un revêtement de surface qui repousse à peu près tous les liquides, de l’huile, de l’eau ou même du sang. Ce type de technologie appelée SLIPS pour Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces possède un très grand nombre d’applications dans des domaines aussi variés que l’augmentation de l’efficacité énergétique des systèmes de réfrigération, la prévention de l’encrassement des usines de traitement des eaux et des déchets, ou encore la prévention de la coagulation dans les appareils de transfusion sanguine, domaine très intéressant pour la DARPA qui participe au financement du projet [6].

D’autres projets existent encore tels qu’un matelas vibratoire qui détecte l’apnée des nourrissons ou encore un projet d’étude sur la compréhension du comportement collectif des termites. Une chose est sûre, les équipes du WYSS ne manquent pas d’imagination dans le choix de leurs projets.

Une structure qui n’a pas froid aux yeux

Ce qui fait la richesse et la particularité du WYSS, c’est bien la qualité et l’hétérogénéité des personnes qui y travaillent, mais c’est également la forme de management adoptée par l’équipe dirigeante.

Rémi Villenave, post doctorant français et collaborateur sur la plateforme technologique dédiée aux Organ-On-Chip décrit une très grande liberté de travail : "on est très souvent sollicités par différentes équipes qui trouvent constamment de nouvelles idées, et le management nous laisse une grande liberté sur le choix de nos projets". Mary Tolikas quant à elle nous explique qu’au-delà des projets en eux même abrités par le Wyss, un accent est mis sur les projets et idées naissantes des ingénieurs : "chacun est libre d’expérimenter, ainsi que d’échouer sur les idées qui les intéressent le plus personnellement, le choix d’un projet à pousser ou à stopper intervient plus tard dans la chaine de décision".

On retrouve les deux idées fondamentales : l’accent sur les synergies issues d’équipes multidisciplinaires et une forte propension à la prise de risque. Si l’on pourra bien sûr avancer l’argument des (considérables) moyens financiers dont l’institut dispose pour justifier cette liberté dans la prise de risque, on retrouve malgré tout une idée récurrente dans la culture américaine : la valorisation de l’échec. Le Wyss Institute met à disposition des équipes les moyens nécessaires au développement des technologies de demain, tout en prenant en compte une composante importante : le risque et la possibilité d’échec sont souvent proportionnels au potentiel d’une technologie. Sans compter M. Wyss qui arpente régulièrement les couloirs de sa création.

Sources :


- [1] Article "Hansjörg Wyss doubles his gift" http://news.harvard.edu/gazette/story/2013/05/wyss-gift/
- [2] WYSS INSTITUTE : "A new model for innovation, collaboration, and technology translation" - http://wyss.harvard.edu/viewpage/271/grid-what-is-the-wyss
- [3] Video : "lung-on-a-chip" https://vimeo.com/22999280
- [4] Article "Harvard’s Wyss Institute to use ’Organ-on-a-Chip’ microdevices to evaluate therapies for lethal radiation exposure" http://wyss.harvard.edu/viewpressrelease/121
- [5] Video : "Controlled flight of a robotic insect" https://vimeo.com/65313515
- [6] Video : "Slips" https://vimeo.com/44345824

Rédacteurs :


- Maxime HUYNH - maxime.huynh@ambascience-usa.org ;
- Retrouvez toutes nos activités sur http://france-science.org.

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….