Axe stratégique VIVANT

L’axe stratégique sur le « VIVANT » du LAAS-CNRS, a pour objectif de fédérer, de structurer et d’animer un ensemble de recherches sur les sciences de l’Ingénierie et de l’Information pour l’étude du Vivant, de l’Environnement et pour la Médecine.

Contexte / Spécificités / Vision stratégique / Equipe de pilotage / Projet phare

Contexte

Les activités interdisciplinaires couplant les sciences de l’ingénierie et de l’information avec les sciences biologiques et environnementales ont connu un essor au LAAS-CNRS au début des années 2000. Cette activité, en une dizaine d’années, a fédéré au sein du laboratoire une masse croissante de chercheurs, s’est élargie à plusieurs équipes de recherche et a bénéficié d’un recrutement de qualité, principalement au niveau des concours chercheurs du CNRS ainsi que par l’accueil de chercheurs d’autres laboratoires. A partir des années 2005, la centrale technologique du réseau RENATECH du LAAS s’est également spécialisée sur les Micro et Nanodispositifs pour la biologie. Devant le nombre de projets de recherche sur cette thématique, une salle dédiée aux expérimentations a vu le jour en 2011 avec la mise en fonction de la plateforme Alive, équipée notamment d’espaces de culture cellulaire. Ainsi, le laboratoire a progressivement internalisé une culture vers les problématiques liées à la biologie et à l’environnement qui fédère aujourd’hui une quarantaine de chercheurs et une dizaine d’ingénieurs des services techniques.

Spécificités

Le premier signe distinctif de cet axe stratégique est qu’il est INTERDISCIPLINAIRE. Il se construit autour d’une discipline qui, à la base, ne fait pas partie du socle scientifique du laboratoire. Ainsi, il repose sur notre capacité à constituer un réseau de collaborations vers les sciences biologiques et chimiques. Au cours des quinze dernières années ce réseau s’est établi, s’est solidifié et ancre désormais cet axe au niveau régional, national et international[1]. La vision stratégique de cet axe signe également une démarche particulière pour faire vivre cette interdisciplinarité dans le contexte Toulousain et au sein du CNRS. Le second signe distinctif de cet axe est qu’il embrasse une très large gamme d’activités et ne peut pas se restreindre à un seul enjeu. L’empan actuel des activités de l’axe ne se réduit pas à la biologie et à la médecine mais comporte une part croissante d’études dédiées à l’environnement. Il s’étend également au-delà des Micro/Nanotechnologies en associant des activités issues de la robotique et de la supervision. La dernière spécificité de cet axe est qu’il comporte également deux types de recherches non disjointes :

  1. des recherches « Amont » qui par une approche interdisciplinaire visent à produire des connaissances nouvelles et à développer :
  • des nouvelles méthodes d’investigation du vivant,
  • des mesures quantitatives inédites sur la matière vivante
  • des modèles d’étude du vivant (bio-artefacts mimant des tumeurs, des tissus, des organes …)
  • des expériences de biophysique
  • des modèles sous la forme de simulations et de logiciels de calcul
  1. des recherches finalisées qui par une approche partenariale visent à démontrer un usage de ces technologies sur le terrain :
  • des dispositifs médicaux (oncologie, neurosciences, etc…)
  • des biotechnologies
  • des implants
  • de la surveillance de la santé humaine
  • de la supervision des soins en hôpital et à domicile
  • des capteurs environnementaux (toxicité, pollution de l’air, des eaux…)

 

Vision Stratégique

La vision stratégique du LAAS pour l’axe vivant se construit sur 4 constats, fruits de l’expérience interdisciplinaire acquise au cours des 15 dernières années :

Des « nanos » aux « Nanos dans le Macro »

Les activités initiales du laboratoire en nanobiotechnologies se sont portées sur l’échelle moléculaire en raison de l’avènement des nanotechnologies permettant une miniaturisation des composants et systèmes à l’échelle des biomolécules. Aujourd’hui, de nouveaux enjeux scientifiques et applicatifs se déclinent aux échelles cellulaires et tissulaires. Notre originalité provient de notre capacité à élaborer des structures « macroscopiques » (millimétriques ou centimétriques) mais comportant des détails nanométriques ou micrométriques qui demeurent les « bonnes » échelles de taille pour interagir avec les cellules ou pour les organiser. Cette démarche touche d’une manière similaire le domaine de la modélisation ou la cohabitation des différentes échelles constitue un enjeu important.

 

De l’in-vitro à l’in-vivo

De nombreux dispositifs et systèmes ont été développés pour analyser des prélèvements biologiques ou environnementaux à l’aide de dispositifs in-vitro très sensibles. Ces systèmes analytiques sont destinés à un usage en laboratoire. Aujourd’hui, de nouveaux enjeux déplacent cette approche vers une utilisation directe sur le terrain : au lit du patient, sur le patient, dans le patient ou directement dans l’écosystème pour ce qui concerne les problématiques environnementales. Nous déployons donc des activités dédiées à réaliser de nouveaux dispositifs, robustes, fiables et bio ou éco compatibles.


 

Des animaux aux Bioartefacts

En médecine le recours à l’expérimentation animale reste un passage obligé mais extrêmement problématique en raison de la prise en considération légitime de la souffrance animale et parfois du manque de représentativité des ces modèles pour la transposition chez l’homme. Découvrir des modèles alternatifs plus « humains » est un enjeu considérable notamment dans le domaine pharmaceutique. Parce que les technologies de fabrication du LAAS peuvent être développées dans le but de réaliser des architectures cellulaires à façon, de plus en plus proches des situations rencontrées in-vivo, nous mettons en œuvre un ensemble de recherches stratégiques autour de cette question. La bio-impression y joue un rôle déterminant ainsi que la modélisation des systèmes biologiques.

 

Du laboratoire au terrain médical et vers l’écologie

De nombreuses technologies et de nombreux systèmes issus des recherches du LAAS ont désormais fait leurs preuves dans un contexte de laboratoire de recherche. En revanche, peu ont réussi à atteindre le terrain d’application final : le pharmacologue, le patient, l’hôpital ou le milieu (urbain, non urbain, aquatique, aérien). Une action stratégique concertée est menée pour réaliser cette étape translationnelle. Les systèmes que nous déployons dans cette logique prennent la forme de dispositifs médicaux, d’implants, de capteurs communicants, de logiciels de criblage pharmacologique, de systèmes experts de supervision des opérations hospitalières.

 

Une équipe de pilotage

Afin de faire vivre ces 4 grandes orientations stratégiques nous enrichissons 7 domaines d’expertise qui constituent les piliers de notre activité. Ces 7 domaines d’expertise du laboratoire correspondent à des compétences disciplinaires issues des différents départements scientifiques du LAAS nourrissant l’axe « Vivant » et de compétences techniques issues des services du laboratoire (I2C et TEAM). Chacun est animé par un ou plusieurs chercheurs ou ingénieurs qui sont membres du comité de pilotage de l’axe VIVANT :

  • MICROFLUIDIQUE (P. Joseph)
  • BIOPRINTING 2D/3D/4D (L. Malaquin)
  • CAPTEURS ET SYSTEMES (A. Quotb, K. Grenier, G. Soto-Romero)
  • SIMULATION/MODELISATION, (M. Brut, J. Cortes)
  • SUPERVISION/OPTIMISATION (M.V. Lelann)
  • BIOCARACTERISATION ET BIOMESURES (C. Blatché, E. Trévisiol)
  • MICRO/NANOFABRICATION POUR LE VIVANT (F. Carcenac)

 

Un projet Phare qui signe notre démarche interdisciplinaire

Nous souhaitons créer en local les conditions pour transformer cette activité interdisciplinaire en une activité transdisciplinaire visant à faire se côtoyer en un même lieu les chercheurs du LAAS, les biologistes, les industriels, les médecins. Notre vision stratégique passe par l’érection d’un nouveau lieu de recherche partenariale : La biosphère du LAAS. Ce lieu se veut ouvert sur les différentes communautés et permettra l’accueil des biologistes, médecins et industriels, au plus près des technologies développées au LAAS et au plus près des moyens de Micro/Nanofabrication et de caractérisation du LAAS. L’objectif poursuivi est de concrétiser l’innovation en santé et environnement par les sciences de l’ingénierie.Un tandem formé d’un chercheur et d’un ingénieur travaille en concertation avec tous les services du laboratoire et de la délégation régionale, au montage, au portage et à la conception de ce projet phare. Ainsi, au sein du comité de pilotage de l’axe « Vivant » en plus des représentants des 7 piliers scientifiques et techniques, ces deux membres du LAAS seront en charge du : PROJET BIOSPHERE (S. Souleille, A. Bancaud)

 

[1] Régional : CRCT, CHUs, IPBS, LBME, ITAV, LISBP, CPTP, LCC, CIRIMAT, CEMES, LGC, Stromalab, CNRGV, CHU, CREPS, INSERM, ARS, GCS Télésanté, IRD Montpellier, CRCA, CERCO, CHU, IRCM, Lallemand, IRSD, Tonic , CBI, I2MC, INRA, GET

National : IMS, LTM, Femto-ST, Paris Descartes, SRSMC Nancy, LAMBE Cergy/Evry, Institut Curie, Reims, Cbac Nantes, INSEP, SNITEM, LNE-GMED, ESIEE, CHU Grenoble, INSERM Grenoble, DIXI Microtech Besançon, GDRs (Microfluidique, Homme réparé, BioInterfaces)

International : Stanford, Cornell, Boston Univ, Univ Montréal, Univ Florence, Univ Lausanne, CSEM Neuchatel, EPFL, IMEC, TuVe Eindhoven, Univ. De Jerusalem, Univ. Wisconsin, UPC (Barcelone), University of Queensland (Australie), University of Christchurch (New-Zealand), Academia Sinica (Taïwan), NTNU (Norway), IPN et UNAM (Mexico), Max Planck Institute of Biochemistry (Germany), King’s College (UK), Bristol University (UK)