La médecine est un terrain propice aux découvertes et évolutions. De nos jours, nous voyons des objets «vivants», des tissus qui se régénèrent de façon autonome ou encore des traitements médicaux se libérant au bon endroit et au bon moment. Cela relevait pourtant de la science-fiction, il y a quelques années. Ces progrès sont notamment dus à l’impression 4D.
- De l’impression 3D à l’émergence de la 4D
La fabrication additive, plus connue sous le nom d’impression 3D n’a cessé d’évoluer depuis sa création dans les années 80. De l’architecture, au secteur automobile, elle a su s’implanter dans différentes industries, en résolvant diverses problématiques, comme le gaspillage de ressources ou les coûts de production. L’impression 3D était déjà largement utilisée en médecine, dans les années 2000, pour créer des implants osseux ou encore des prothèses sur mesure. Mais une nouvelle dimension a été ajoutée au début des années 2010 : le temps.
Skylar Tibbits, un designer et informaticien américain, et son équipe du Self-Assembly Lab (MIT) ont introduit le terme «4D printing» pour désigner des objets imprimés en 3D, pouvant changer de structure et de forme avec le temps. Concrètement, les matériaux vont réagir à différents paramètres tels que la température, l’humidité, le pH, la lumière ou encore l’application d’un champ magnétique. À partir de 2013, cette nouveauté s’est rapidement transposée dans le biomédical. On peut alors comprendre aisément pourquoi l’impression 4D suscite un intérêt particulier dans le domaine médical.
- Des applications médicales en pleine expansion
Chirurgies mini-invasives :
Un des usages récurrents se trouve dans le domaine des chirurgies mini-invasives. L’objectif est de réduire les interventions chirurgicales invasives et de faciliter l’implantation dans des zones difficiles d’accès pour le chirurgien. Les implants ou stents (petites prothèses en forme de tube), imprimés en 4D, sont insérés sous forme compacte puis se déploient ou s’ajustent automatiquement à 37 °C une fois dans le corps, minimisant les incisions et les risques post-opératoires. Ces implants 4D, développés par des laboratoires comme l’ICGM de Montpellier, offrent une réversibilité pour corriger des migrations post-opératoires sans nouvelle intervention, minimisant les cicatrices, temps opératoire et récupération.
Tissus humains :
En France, la start-up Poietis, basée à Bordeaux, est l’un des principaux spécialistes de l’impression 4D dans le médical. Elle développe des technologies de bio-impression 4D permettant la fabrication de tissus humains sur mesure (peau, cartilage, etc.), avec des applications dans la recherche, les greffes et l’oncologie. Ces supports dynamiques, faits d’hydrogels et contenant des cellules vivantes, se transforment directement dans le corps pour aider les tissus à se régénérer, en favorisant une meilleure circulation du sang, comparé à une greffe classique et fixe.
Médecine personnalisée :
L’impression 4D permet également la personnalisation de dispositifs et de solutions médicales adaptés aux besoins individuels, améliorant l’efficacité du traitement et la satisfaction des patients. Conçus à partir d’imagerie (IRM, scanner), ces objets combinent géométrie sur mesure et comportement dynamique (déploiement, libération contrôlée), réduisant rejets et réopération, tout en s’adaptant à l’évolution corporelle.
- Limites réglementaires et éthiques
L’adoption de l’impression 4D dans le domaine médical se heurte à plusieurs obstacles bien réels. Il faut faire face au cadre réglementaire complexe, sans mentionner des coûts de développement qui peuvent être excessifs. De plus, chaque nouveau matériau ou application demande des recherches approfondies et une validation rigoureuse avant même d’envisager une utilisation.
En France et en Europe, cette technologie soulève des questions juridiques particulièrement complexes. Le règlement européen (UE) 2017/745 sur les dispositifs médicaux (DM), impose une certification, non seulement de l’objet initial, mais aussi de ses transformations dans le temps. Une exigence qui complique considérablement la qualification et le suivi après commercialisation.
La question de la responsabilité devient alors un vrai casse-tête. Imaginons qu’un dispositif présente un défaut lors de sa transformation : qui serait responsable ? Le fabricant ? L’hôpital ? Ou bien les développeurs du logiciel de modélisation ? Pour ces objets qu’on pourrait qualifier de «vivants», les règles restent floues et la répartition de ces responsabilités loin d’être évidente.
Sources :
- https://www.sculpteo.com/fr/centre-apprentissage/les-meilleurs-articles-impression-3d/technologie-impression-4d/
- https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11853600/#sec3-biomimetics-10-00125
- https://www.devicemed.fr/dossiers/equipements-de-production-et-techniques-de-fabrication/impression-3d-equipements-de-production-et-techniques-de-fabrication/impression-4d-un-avenir-prometteur-pour-la-medecine-personnalisee/34173
- https://www.3dnatives.com/projets-impression-4d-110720243/#!
- https://france3-regions.franceinfo.fr/grand-est/marne/reims/reims-conrad-mastalerz-developpe-les-protheses-du-futur-en-polymeres-et-imprimees-en-4d-pour-mieux-soigner-les-fractures-2458723.html
- https://www.inserm.fr/actualite/bio-impression-vers-des-modeles-crees-de-toutes-pieces/
