Dossier
Texte: Julien Calligaro et William Türler
Photo: Modélisation électromécanique du cœur, réalisée par la Chaire de modélisation et calcul scientifique (CMCS) de l’EPFL. CMCS @EPFL – Author: S. Rossi et Heidi Diaz (portraits)

EPFL & CHUV: 9 Portraits

«In Vivo» a rencontré neuf collaborateurs du CHUV et de l’EPFL qui incarnent, par leur projet et leur parcours, le mariage de la médecine et des sciences.

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Stéthoscope ou algorithme, même combat

Idris Guessous

Responsable de l’Unité d’épidémiologie populationnelle des HUG et médecin agréé à la Policlinique médicale universitaire de Lausanne

Idris Guessous est persuadé que les connaissances acquises lors de ses études de médecine ne suffisent pas pour accomplir son travail de façon optimale. «Les données individuelles n’expliquent pas tout, détaille le médecin adjoint responsable de l’Unité d’épidémiologie populationnelle aux HUG et médecin agréé à la PMU de Lausanne. Les facteurs environnementaux et contextuels jouent également un rôle dans l’état de santé des patients. Mais pour étudier ces éléments, d’autres outils que ceux dont nous disposons sont nécessaires.» Après avoir pratiqué la médecine interne générale aux HUG et au CHUV et effectué un PhD en épidémiologie aux Etats-Unis, il a monté en 2013 le groupe de travail GIRAPH avec Stéphane Joost, un spécialiste des systèmes d’information géographique de l’EPFL. Le but de cette collaboration: comprendre les effets de l’environnement urbain et humain sur la santé.

«Les deux approches scientifiques sont complémentaires, explique Idris Guessous. Même si nous avons un parcours différent, l’ambition de la réussite scientifique nous unit.» Cette coopération entre médecins et spécialistes des systèmes d’information géographique n’a pourtant pas démarré sur les chapeaux de roue: ils étaient deux à l’origine du projet. «Mais peu à peu, la famille s’est agrandie, se souvient Idris Guessous. Les ingénieurs trouvent d’ailleurs très gratifiant de travailler sur des données de santé.» Une entente qui a permis de réaliser, en janvier 2016, une carte de Lausanne révélant que l’urbanisme et le voisinage ont une influence sur l’obésité. «Un médecin ne doit pas avoir honte de chercher de l’aide auprès d’autres spécialistes», assure l’épidémiologue.

Lee Ann Laurent-Applegate

Directrice de l’Unité de thérapie régénérative du CHUV

Lee Ann Laurent-Applegate a participé, en collaboration avec des ingénieurs et biologistes de l’EPFL, à l’élaboration de la seconde génération de pansements biologiques pour grands brûlés. Leur particularité: empêcher les bactéries de proliférer sur les brûlures – véritables nids pour les microbes – et ainsi réduire les décès liés aux infections. La technologie se base sur un bandage dégradable fait de collagène animal et de cellules dites «progénitrices», qui ont la capacité de se multiplier de manière importante. «J’accueille des ingénieurs et biologistes tous les jours au bloc opératoire, s’enthousiasme la directrice de l’Unité de thérapie régénérative du CHUV. Travailler avec des personnes issues de métiers différents est une expérience fascinante. Cela oblige à se dépasser: je n’utilise pas les mêmes mots lorsque je parle à un médecin ou à un ingénieur.»

La collaboration entre praticiens et spécialistes n’est pas une nouveauté pour Lee Ann Laurent-Applegate. Arrivée en Suisse en 1989, cette biologiste de formation est née
aux Etats-Unis et y a fait toutes ses études. «Outre-Atlantique, médecins et spécialistes – tels qu’ingénieurs ou biologistes – sont habitués à travailler en réseau, remarque-t-elle. A l’époque, on n’observait par contre pas le même phénomène en Europe.» En assistant à un congrès, alors qu’elle venait d’être nommée professeur assistant au Baylor College of Medicine à Houston, elle rencontre un représentant de l’Institut suisse de recherche expérimentale sur le cancer. Elle décide alors de venir s’établir en Suisse pour neuf mois afin de travailler sur le cancer de la peau. Elle n’est plus jamais repartie.

Grégoire Courtine

Conférence TED de Grégoire Courtine

Chercheur en neuro-réhabilitation à l’EPFL

Neuroscientifique de 41 ans, Grégoire Courtine dispose à la fois d’un background en physique et en médecine. Dans ses laboratoires à l’EPFL, à Lausanne, à Genève et bientôt à Sion, à la SUVA, il travaille sur les traumatismes de la moelle épinière avec une équipe pluridisciplinaire. Il y a quelques années, grâce à des agents pharmacologiques et à une stimulation électrique, celle-ci est parvenue à faire remarcher des rats paralysés. Concrètement, les chercheurs ont développé une neuro-prothèse électrochimique faisant passer le réseau neuronal de la moelle épinière de l’état de sommeil à un état fonctionnel, puis un nouveau système robotique chargé de soutenir le rat dans toutes les directions. Après plusieurs mois de travail, une restructuration de certaines connexions a pu être observée.

En améliorant les algorithmes et les interfaces, l’équipe a ensuite créé un système plus sophistiqué et mis sur pied des expériences sur des primates avec des résultats prometteurs. Une plateforme destinée aux êtres humains, permettant notamment de lire l’activité des muscles en temps réel, a aussi pu voir le jour. Les premiers essais cliniques devraient avoir lieu cette année. A terme, l’objectif consiste à développer des thérapies pouvant minimiser les troubles moteurs de patients atteints de la moelle épinière, mais aussi d’AVC ou de sclérose en plaques. Grégoire Courtine se voit comme «un chef d’orchestre qui permet à des gens parlant des vocabulaires différents de se comprendre». Dans cette optique, il recommande vivement de s’inspirer de la proximité géographique immédiate qui lie les chercheurs et les médecins sur différents campus aux Etats-Unis, notamment à Harvard ou à l’Université de Californie (UCLA). Il ressent d’ailleurs personnellement au quotidien «l’éclatement» en cours à Lausanne, EPFL et CHUV n’étant pas basés sur les mêmes sites. «Il faudrait davantage amener la recherche dans les hôpitaux», dit-il.

Patrice Jichlinski

Chef du Service d’urologie du CHUV

C’est en 1994 que l’urologue Patrice Jichlinski a collaboré pour la première fois avec des chercheurs de l’EPFL. Il travaillait alors sur l’utilisation des lasers pour traiter l’hypertrophie bénigne de la prostate dans le cadre d’une étude réunissant l’école polytechnique ainsi que les services d’urologie du CHUV et des HUG. A cette occasion, l’EPFL a soutenu et renforcé les connaissances sur les interactions laser-tissu – sur le plan technique et fondamental – au sein des équipes d’urologie des deux hôpitaux universitaires. Depuis lors, le chef du Service d’urologie du CHUV n’a cessé de s’intéresser au mariage entre chercheurs et praticiens. «Déjà dans les années 1990, l’hôpital encourageait les employés à collaborer avec les réseaux de recherche existants», se souvient-il.

Il a par la suite développé, toujours de concert avec des chercheurs de l’EPFL, une technique de fluorescence pour la détection des cancers de la vessie. Ce produit fait aujourd’hui l’objet d’un brevet.

Egalement chef du Département des Services de chirurgie et d’anesthésiologie depuis 2012, Patrice Jichlinski a effectué toutes ses études à Genève. Il continue aujourd’hui de travailler main dans la main avec des chercheurs, cette fois-ci du Centre for Cancer Research de l’Université de Lausanne, au sujet de l’immunothérapie du cancer de la vessie. «Leur travail est bénéfique à la médecine», assure le chirurgien. Selon lui, les outils développés par les scientifiques, notamment les ingénieurs, participent aussi à améliorer la formation médicale, car ils élargissent la palette de l’instrumentation chirurgical. Jusqu’à aujourd’hui, toutes les collaborations auxquelles il a participé ont été concluantes. «Tout repose sur la cohésion du groupe: si une personne n’est plus motivée, tout le travail jusqu’alors effectué peut s’effondrer en peu de temps.»

Brigitte Jolles-Haeberli

Directrice du Swiss Biomotion Lab du CHUV, professeure à l’UNIL et à l’EPFL

Brigitte Jolles-Haeberli a suivi une formation d’ingénieur EPFL en microtechnique et dispose d’un diplôme et d’un Doctorat en médecine.

Elle obtient à Toronto une sous-spécialisation en chirurgie de l’arthrose, puis poursuit, à Lausanne, une spécialisation en chirurgie orthopédique et en traumatologie. Aujourd’hui, en tant que chirurgienne, elle pose le matin des prothèses de hanche ou de genou sur ses patients. L’après-midi, elle se consacre à la recherche. A côté de ses fonctions de professeure à l’Université de Lausanne et à l’EPFL, elle dirige le Swiss Biomotion Lab au CHUV. Ce laboratoire d’analyse du mouvement, où travaillent médecins et ingénieurs main dans la main, se consacre aux moyens de repousser et e mieux traiter l’arthrose. Pour ce faire, diverses techniques de pointe sont utilisées, notamment en termes de réalité virtuelle, dans l’optique de changer les axes d’appuis des gens pour soulager leurs douleurs arthrosiques.

Brigitte Jolles-Haeberli – avec Julien Favre, Charles Baur et Simon Henein – travaille sur une semelle plantaire sur mesure permettant de changer les axes de force sur les articulations et pouvant se modifier automatiquement au fil du temps. La scientifique travaille également sur une autre innovation qui sera prochainement commercialisée: une prothèse de genou «intelligente». Munie de capteurs, celle-ci peut fournir des informations non connues actuellement au médecin, depuis l’intérieur du genou. A terme, la même technique pourrait être utilisée pour les hanches ou les épaules. «Lier les savoirs techniques
et médicaux permet de rendre imaginable ce qui ne l’était pas au départ», souligne la chirurgienne, en ajoutant qu’à côté de ces deux compétences, il ne faut pas en oublier une troisième: la biologie, qui va permettre d’accroître encore prochainement les connaissances à une échelle plus petite.

Ioannis Xenarios

Directeur de l’Institut suisse de bioinformatique

Après un doctorat à l’Institut de biochimie et à l’Institut Ludwig (LICR) de l’Université de Lausanne, Ioannis Xenarios, 48 ans, a fait un post-doctorat en bio-informatique aux Etats-Unis à l’Université de Californie (UCLA).

Il a pu établir la première base de connaissance sur les interconnexions entre protéines, une base de données devenue par la suite un standard international. Il a ensuite travaillé sept ans chez Merck Serono au développement de divers algorithmes en génomique et en protéomique.

Aujourd’hui, il dirige entre Lausanne et Genève pour le compte de l’Institut suisse de bioinformatique (SIB) deux groupes (Vital-IT et Swiss-Prot) réunissant plus de 120 professionnels aux profils variés. On trouve aussi bien des bio-informaticiens que des médecins, des ingénieurs, des physiciens, des spécialistes du génome ou des mathématiciens. «Nous essayons de réunir les bonnes compétences pour rendre nos projets réalisables», dit-il. Parmi les résultats des recherches des deux groupes, on peut mentionner un test prénatal sans amniocentèse
réalisé directement à partir du sang de la maman. Ce produit est aujourd’hui utilisé en Suisse et reconnu par la LAMal.

Les différentes bases de données mises au point par les équipes de Ioannis Xenarios ont une portée aussi bien locale qu’internationale – UniProtKB/Swiss-Prot, la base de données mondiale contenant la connaissance de toutes les protéines, est par exemple utilisée chaque mois par plus de 500’000 personnes à travers le monde. Au-delà de la supervision de différentes recherches, Ioannis Xenarios participe également à diverses collaborations avec l’industrie et avec le secteur académique. Depuis deux ans, il travaille avec le CHUV à la mise en place d’outils permettant d’analyser les variations génétiques au sein de la population. Le projet a notamment permis de former directement les médecins aux techniques de la bio-informatique.

Reto Meuli

Chef du Département de radiologie médicale du CHUV

Spécialiste en imagerie par résonance magnétique (IRM), Reto Meuli, 60 ans, dispose à la fois d’un diplôme d’ingénieur physicien et de médecin. Durant les années 1980, alors basé aux Etats-Unis, il assiste à l’émergence de cette technologie qui permet d’obtenir des vues de l’intérieur du corps humain. «Grâce aux progrès de l’informatique, les techniques de résonance magnétique ont connu un essor important entre les années 1980 et le début des années 2000, explique-t-il. Désormais, ce domaine se heurte à certaines limites physiques. Par exemple, en matière d’informatique, il n’est pas demandeur d’une puissance de calcul supplémentaire. Aujourd’hui, l’un des principaux enjeux se situe dans l’imagerie fonctionnelle, qui permet de mesurer la fonction d’un organe.» Une méthode qui permet donc de voir le cerveau travailler, le cœur battre ou observer l’effet d’un médicament sur un individu. Pour Reto Meuli, cela ne fait aucun doute: «Dans les années à venir, l’imagerie aura un rôle de plus en plus important à jouer dans la médecine personnalisée.» Grâce à son parcours et sa double formation, le médecin parvient à faire le lien entre les besoins

des patients du CHUV et les trouvailles des ingénieurs de l’EPFL, qui travaillent par exemple au Centre d’imagerie biomédicale (CIBM). «Mon rôle est de comprendre et de formuler ces besoins afin d’obtenir des applications concrètes bénéficiant directement aux malades.» Pour le scientifique, il est important de travailler en suivant les philosophies propres à ces deux mondes. Il rappelle,
en outre, qu’il est crucial de laisser une certaine spontanéité aux chercheurs, ceci en tenant évidement compte des contraintes économiques importantes qui existent dans ce domaine.

Olivier Michielin

Médecin au Département d’oncologie du CHUV et chef de groupe à l’Institut suisse de bioinformatique

Après ses études en physique à l’EPFL, Olivier Michielin, 47 ans, a suivi une formation complète de médecin. Il a également fait une thèse PhD entre Harvard et Strasbourg sous la supervision de Martin Karplus, prix Nobel de chimie en 2013. Ensemble, les deux hommes ont développé des techniques de simulation permettant de comprendre comment les lymphocytes reconnaissent les tumeurs. Par la suite, Olivier Michielin a poursuivi ses recherches dans cette voie avec son équipe à Lausanne. «Nous sommes allés au-delà de la compréhension des mécanismes de reconnaissance et avons pu modifier le récepteur des lymphocytes afin de les rendre plus performants pour reconnaître les tumeurs.» Ces «super lymphocytes» ont d’ores et déjà démontré leur efficacité sur les souris. Des essais cliniques sont prévus dès 2017 au CHUV sur des patients atteints de mélanome. Une étude qui pourrait ouvrir la porte à de nouveaux traitements pour d’autres cancers.

A côté de son travail de médecin, qui représente l’essentiel de son activité au sein du Service d’oncologie du CHUV et de ses travaux de recherche qui le placent à mi-chemin entre la médecine et l’ingénierie moléculaire, Olivier Michielin est également chef de groupe à l’Institut suisse de bioinformatique (SIB) à Lausanne. «Nous essayons d’amener la bio-informatique dans l’oncologie, dit-il. Nous n’en sommes qu’au début, mais c’est là que se trouve l’un des enjeux pour le futur de notre discipline. Cela permettra par exemple de gérer au mieux des grandes masses de données pour le bien du patient.»

Alain Farron

Chef du Service d’orthopédie et traumatologie du CHUV

Il y a quelques décennies, les chirurgiens orthopédistes préparaient les os pratiquement à l’œil nu pour pouvoir ensuite placer une prothèse, indique Alain Farron. Mais afin de suivre les progrès de la médecine, il a fallu trouver des moyens techniques pour tailler les os de façon plus précise.»

Dans le cadre d’une collaboration avec l’EPFL et l’industrie privée, l’équipe du chef de Service d’orthopédie et traumatologie du CHUV a participé au développement de nouveaux outils le permettant: l’impression 3D et la chirurgie assistée par ordinateur. «L’association entre ingénieurs et chirurgiens orthopédistes est plus que nécessaire, confie Alain Farron. Nous avons autant besoin d’eux qu’ils ont besoin de nous.» Le médecin travaille en contact direct avec ces spécialistes. Ensemble, ils développent et impriment en 3D des instruments adaptés à chaque patient qui permettent de positionner les prothèses de manière optimale.

Après avoir accompli ses études de médecine à l’Université de Lausanne en 1984 et sa formation post-graduée au CHUV ainsi qu’à l’Hôpital cantonal de Fribourg, Alain Farron part en 1996 travailler quelque temps à Philadelphie. C’est suite à ce voyage qu’il développe la collaboration avec les ingénieurs de l’EPFL. «Le contact entre les deux mondes peut être difficile au début, explique-t-il. Mais après des années passées
à travailler ensemble, nous avons défini un langage commun.» Selon le médecin, les contacts entre ingénieurs et chirurgiens orthopédistes ne pourront que s’intensifier à l’avenir. Il cite en exemple le nouveau Balgrist Campus de Zurich, où les ingénieurs développent des outils que les chirurgiens utilisent le lendemain.



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Ces nouveaux métiers, entre ingénierie et médecine


Ingénieur biotech

Sa mission est d’inventer de nouvelles matières, énergies ou bactéries pour des industries œuvrant dans le domaine chimique, agroalimentaire ou encore pharmaceutique. Ses inventions doivent apporter des solutions
à des problèmes techniques liés
à la conception ou à la réalisation
de produits.

Spécialiste

en santé digitale

Il contribue au développement de nouvelles technologies numériques au service de la santé. Elles doivent permettre aux individus de mieux connaître et gérer leurs données médicales et offrir aux professionnels la possibilité de personnaliser les traitements et rendre les soins plus efficaces.

Bio-éthicien

Il étudie les questions morales qui se posent dans le cadre du développement de nouvelles pratiques médicales. Dans un hôpital, il pourra être chargé de déterminer la capacité d’un patient à faire un choix éclairé. S’il travaille pour un gouvernement ou une ONG, il tentera de favoriser la mise en place de politiques de
santé éthiques.

Développeur
de nouveaux appareils médicaux

Son rôle consiste à imaginer des dispositifs ou des instruments innovants qui permettront d’améliorer ou de simplifier les procédures médicales. Ses inventions doivent servir à prévenir ou traiter des affections et des maladies. Il pourra par exemple concevoir les robots médicaux de demain.

Bio-informaticien

Il conçoit des logiciels qui aideront
à développer des médicaments, à améliorer le contrôle qualité dans l’agroalimentaire ou encore à préserver la biodiversité. Il doit décrypter les attentes des chercheurs et les traduire sur le plan informatique, par exemple en modélisant des structures de protéines ou en annotant des génomes.

Développeur
de nouvelles
technologies de
diagnostic

Il est chargé de concevoir des techniques qui donneront l’opportunité de diagnostiquer
de nouvelles pathologies ou simplifieront les recherches pour reconnaître certaines maladies.
A titre d’exemple, il pourrait s’attacher à trouver des solutions pour dépister à moindres coûts certains maux qui touchent les
pays pauvres.