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Le laboratoire de recherche orthopédique du CUSM

Si vous décidiez de vous promener dans les vieux locaux de l’Hôpital Royal Victoria du Centre universitaire de santé McGill (CUSM), vous remarqueriez peut-être d’innombrables portes dissimulées au fond de corridors étroits, protégeant jalousement leurs secrets. Et si vous vous aventuriez au quatrième étage de l’aile médicale de l’hôpital, vous tomberiez peut-être sur l’étroit passage qui mène au laboratoire de recherche orthopédique.

Un après-midi d’octobre, j’ai rencontré le docteur Thomas Steffen, directeur du laboratoire de recherche orthopédique, alors qu’avec son équipe, il se préparait à mettre à l’essai de l’équipement en cours de développement. 

« Nous étudions la colonne vertébrale sous l’angle de la biologie, de la mécanique ou de l’ingénierie et de la médecine ou de la chirurgie, explique le docteur Steffen. Nous sommes formés d’un groupe interdisciplinaire d’ingénieurs, de biologistes et de médecins qui travaillent à trouver des solutions pour aider les gens qui ont des douleurs dorsales ou des maladies vertébrales. » 

La nature des disques intervertébraux

Les disques intervertébraux sont au cœur des recherches du docteur Steffen. Elles ont une fonction majeure dans l’organisme, celle d’agir comme structure portante qui absorbe les chocs de la vie quotidienne exercés par la marche, la course et le soulèvement de notre propre poids ou d’objets. Les disques se compriment et se dilatent tout au long de la journée, mais avec l’âge, ils subissent une dégénérescence, qui se manifeste par une perte d’élasticité et une réduction de la capacité des disques d’absorber les chocs.

Contrairement à certaines autres recherches sur la colonne vertébrale et sur les os menées au CUSM, les recherches de l’équipe du docteur Steffen permettent d’élaborer des outils et des techniques qui sont commercialisés au bout de six mois à trois ans, un délai très court dans le secteur des dispositifs médicaux. « Nos travaux font assurément partie du volet de la recherche “appliquée”, ajoute-t-il en souriant. J’aime me percevoir comme un “intrapreneur”. Je travaille comme chercheur dans cet hôpital, mais je suis également un entrepreneur. Je recrute du personnel, je mets sur pied une équipe de recherche et je commercialise les dispositifs que nous développons ici. Ça ne coûte absolument rien au centre de santé – je fais plutôt entrer l’argent. »

Il me conduit à l’un des nombreux espaces de travail du laboratoire, où il me montre l’imprimante 3D qu’il utilise pour construire des modèles de corps vertébrales artificiels. « Avec cette imprimante 3D, nous créons des substituts mécaniques. De cette façon, nous pouvons mieux contrôler la géométrie du disque et vérifier sa réaction aux solutions de ciment, ce qui est utile pour mettre à l’essai les traitements de l’ostéoporose, par exemple, sans avoir à utiliser des matières biologiques. » 

L’imprimante 3D permet également de créer la réplique exacte d’un corps vertébrale dégénéré à partir du disque numérisé. « Autrement dit, nous imprimons la maladie pour pouvoir tenir entre nos mains le problème même qui afflige le patient. Nous pouvons ensuite concevoir une prothèse qui s’adaptera parfaitement à la situation. »

L’atelier

Le docteur Steffen me demande si je veux voir comment on crée les prothèses. Cette fois, nous nous dirigeons vers un plus grand atelier, qui évoque davantage un garage qu’un laboratoire de dispositifs médicaux : des rangées d’outils accrochés au mur et des appareils déposés sur des établis pour assurer le réglage de l’équipement et le bourdonnement bruyant des machines. Toutefois, les poubelles de plastique transparentes qui renferment des squelettes de polyuréthane me rappellent la nature des recherches exécutées. 

« En ce moment, nous effectuons des tests sur un injecteur que nous espérons commercialiser l’an prochain. Ce dispositif permet au chirurgien d’injecter un ciment dans le corps vertébral affaibli par l’ostéoporose », explique le docteur Steffan. L’injecteur, qui ressemble beaucoup à une seringue, contient un ciment osseux très visqueux extrait par une forte pression. « D’autres dispositifs, plus mécaniques, ont besoin d’un avantage mécanique pour pousser le ciment dans l’os du patient, mais ils ne fournissent aucune rétroaction tactile. Notre dispositif est manuel, exige une très forte pression et une haute précision. Il fournit une rétroaction plus rapide et plus précise au chirurgien. » Le laboratoire orthopédique est à mener des tests de contrôle de l’innocuité pour s’assurer que le dispositif pourra être utilisé. 

Le prélèvement de la colonne vertébrale humaine

À la fin de ma visite, le docteur Steffan m’explique les aspects les plus intéressants de sa méthodologie de recherche : le prélèvement de colonnes vertébrales humaines. 

Chaque année à Montréal, environ 35 personnes sont atteintes d’une maladie grave et tombent dans un coma dont ils ne se réveilleront jamais. Lorsqu’on prend la décision de mettre un terme aux soins intensifs, on opère ces patients pour extraire un segment de leur colonne vertébrale, qui est ensuite transporté à un laboratoire de l’Hôpital général de Montréal. Ces segments sont placés dans des solutions de nutriments qui les maintiennent en vie pendant plusieurs semaines, alors qu’ils sont soumis à des pressions physiologiques réglées par un ordinateur qui gère le poids. 

« Nous nous intéressons beaucoup aux changements que l’âge fait subir à la colonne vertébrale et cherchons à trouver des traitements efficaces et peu coûteux pour les patients aux prises avec une dégénérescence discale. C’est pourquoi nous avons mis sur pied ce laboratoire unique. Nous pouvons mener des recherches sur la colonne vertébrale auxquelles – en autant que je le sache –, personne d’autre n’a accès. Par exemple, nous appliquons des produits chimiques qui provoquent de la dégénérescence aux disques, ce qui nous permet ensuite de mettre à l’essai des techniques biologiques qui les réparent. » 

À la fin de notre entrevue, je me demande si les recherches du docteur Steffen me serviront un jour, et quand cela arrivera. Après tout, je suis un homme dans la trentaine, et je sais que mes disques intravertébraux ont probablement déjà entamé leur processus de dégénérescence. Est-ce que je vais me joindre au  un pour cent des Canadiens qui souffrent de maux de dos persistants et avoir besoin d’une des thérapies en cours de développement au Laboratoire de recherche en orthopédie?

— Alessandro Masi

Teamclose up of a human skeleton Recently harvested human vertebralDr Thomas Steffen holding an artificial disc created with the Lab's 3D printer
Gauche à droite: Lauren Bould, Lorne Beckman, Dr Thomas Steffen.Un squelette humain mais avec disques en polyuréthane.Corps vertébral humain récemment récolté est pressé dans un appareil coin fracture antérieure.Dr Thomas Steffen tenant un disque artificiel créé avec l'imprimante 3D de laboratoire.