Hôtel du Golf Les Arcs 1800 Bourg Saint Maurice - 36ème congrès de la SFLM Samedi 14 janvier - Mercredi 18 janvier 2017 - SFPMed
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36ème congrès de la SFLM
Samedi 14 janvier - Mercredi 18 janvier 2017
Hôtel du Golf
Les Arcs 1800
Bourg Saint Maurice
avec le parrainage de la SFO
Le mot du Président
Je vous souhaite la bienvenue au 36ème congrès de la Société Francophone des
Lasers Médicaux.
L’hôtel du Golf nous accueille une nouvelle fois, dans une atmosphère
montagnarde, chaleureuse et conviviale.
Le Conseil d’Administration de la SFLM, dont je remercie tous les membres, a
élaboré un programme scientifique avec 3 demi-journées intitulées:
• La fibre dans tous ses états
• La coupe osseuse : quand le laser tombe sur un os
• La beauté cachée des LEDs
Deux conférences seront proposées cette année. La première sur « La bio-
impression tissulaire par laser » par Bertrand Viellerobe de la société POIETIS ; la
seconde sur « La photonique dans l’automobile » par Jacques Cochard de la
société TEMATYS.
Comme l’année passée, la Société Française d’Optique SFO, (membre de
l’European Optical Society), apporte sa caution scientifique à notre congrès au
travers de son parrainage.
Enfin, je remercie les industriels Texinov, Quantel, Urgo et SEDI-ATI Fibres
Optiques qui ont contribué financièrement à l’organisation de ce congrès.
Je vous souhaite à toutes et tous un excellent congrès.
Serge Mordon
Président de la SFLM.
2
Samedi 14 janvier 2017
19H00 : Accueil
Dimanche 15 janvier 2017
La fibre dans tous ses états
Responsables: Geneviève BOURG-HECKLY et Marc FAUCHEUX
9h00-9h30
- Qu’est-ce qu’une fibre ? Les fibres de A à Z : Geneviève Bourg-Heckly, Paris
9h40-10h10
- Les fibres infra-rouge : CO2 et Erbium fibrés : Marc Faucheux, Paris
10h10-10h30
- Pause
10h30-11h00
- Les fibres médicales disponibles : Martine Debouige, Courcouronnes
-
11h00-11h30
- Les tissus lumineux : Serge Mordon, Lille
11h30-12h00
- Table ronde et synthèse
18h00 : La parole aux industriels - Table ronde
18h30 : Conférence « La photonique dans l’automobile : J. Cochard, Paris
21h30 : Invitation TEXINOV : Nadège Boucard, Delphine Guesnon, Anne Plat
3
Lundi 16 Janvier 2017
La coupe osseuse : quand le laser tombe sur un os
Responsables: Bertrand DEVAUX et Serge MORDON
9h00-9h30
- La coupe osseuse au laser : revue de la littérature : Serge Mordon, Lille
9h30-10h00
- Les nouvelles technologies laser pour la coupe de l’os : Marc Faucheux, Paris
10h00-10h30
- Pause
10h30-11h00
- Les indications actuelles du laser pour la coupe osseuse en chirurgie ORL. Les attentes
du chirurgien : Guillaume Bolot, Villeurbanne
11h00-11h30
- La coupe osseuse au laser a-t-elle un avenir en neurochirurgie ? Les attentes du
chirurgien : Bertrand Devaux, Paris
11h30-12h00
- Table ronde et synthèse
18h00 : Conférence “La bio-impression assistée par laser de tissus biologiques »
B. Viellerobe, Pessac
19h00 : Assemblée Générale
20h00 : Diner de Gala
4Mardi 17 janvier 2017
La beauté cachée des LEDS
(en collaboration avec le Groupe Laser)
Responsables: Marine AMOUROUX et Gérard TOUBEL
9h00-9h30
- Lasers, LEDs, diodes-laser : le point sur les unités et technologies: Marine Amouroux,
Nancy
9h30-10h00
- Sources de lumière à LED quel impact sur la santé et le bien être ? : Georges Zissis,
Toulouse
10h00-10h30
- Pause
10h30-11h00
- Utilisation clinique des LEDs : expérience et synthèse bibliographique : Anne Le
Pillouer-Prost, Marseille
11h00-11h30
- Analyse critique de discours des industriels : Gérard Toubel, Rennes
11h30-12h00
- Table ronde et synthèse
12h00 :
- Fin de la matinée / Clôture du congrès
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Dimanche 15 janvier 2017
La fibre dans tous ses états
Responsables: Geneviève BOURG-HECKLY et Marc FAUCHEUX
9h00-9h30
- Qu’est-ce qu’une fibre ? Les fibres de A à Z : Geneviève Bourg-Heckly, Paris
9h40-10h10
- Les fibres infra-rouge : CO2 et Erbium fibrés : Marc Faucheux, Paris
10h10-10h30
- Pause
10h30-11h00
- Les fibres médicales disponibles : Martine Debouige, Courcouronnes
-
11h00-11h30
- Les tissus lumineux : Serge Mordon, Lille
11h30-12h00
- Table ronde et synthèse
7Qu’est-ce-qu’une fibre ? Les fibres de A à Z
Geneviève Bourg-Heckly,
Université Pierre et Marie Curie, Laboratoire Jean Perrin, Paris
Les fibres optiques, fils très fins en verre de silice ou en plastique, permettent de transporter la
lumière d’un point à un autre de façon flexible, avec un minimum de pertes, sur une vaste
gamme de longueurs d’onde. Composants essentiels des réseaux de télécommunications
actuels, car elles permettent le transport de l’information sur de grandes distances, elles sont
utilisées dans de nombreux autres domaines (capteurs, imagerie, endoscopie ... ) et
constituent un des éléments clés des lasers médicaux en permettant d’acheminer de façon
souple le faisceau laser jusqu’à la cible tissulaire.
La transmission de la lumière par une fibre optique exploite le phénomène de Réflexion Totale
Interne (RTI), que nous décrirons, qui permet de confiner la lumière à l’intérieur du cœur de la
fibre et de la transporter avec de faibles pertes. Le principe du guidage de la lumière par la RTI
a été démontré dès le milieu du XIXème siècle avec les fontaines lumineuses où la lumière est
guidée dans un jet d’eau et suit sa courbure. Les premières tentatives de transport de la
lumière le long de fibres de verre datent du début du XXème siècle mais les fortes pertes des
verres utilisés limitaient les applications. Il a fallu attendre les années 1970 pour que les
travaux développés au sein de la firme Corning Glass Works permettent de produire la
première fibre optique dotée d’une atténuation suffisamment faible (20 dB/km dans le proche
infrarouge comparé à 200000 dB/km pour un verre à vitre!) ouvrant ainsi la voie à l’ère des
télécommunications par fibre optique.
Une fibre optique est constituée d’un cœur entouré d’une gaine, le tout entouré d’un
revêtement de protection; pour produire le phénomène de RTI, l’indice de réfraction du cœur
est légèrement plus élevé que celui de la gaine. Quand un rayon lumineux pénètre dans le
cœur de la fibre avec un angle adéquat, il va subir de multiples réflexions totales internes à
l’interface cœur-gaine et se propager ainsi jusqu’à l’extrémité de la fibre en restant confiné
dans son cœur.
Structurellement, on distingue deux catégories de fibres optiques exploitant la RTI : à saut
d’indice, à gradient d’indice. Dans la fibre à saut d'indice, l'indice de réfraction chute
brutalement d'une valeur dans le cœur à une valeur moindre dans la gaine alors que dans une
fibre à gradient d’indice, l’indice de réfraction décroît continûment depuis le centre du cœur
jusqu’à la gaine. La fibre est dite multimode si la lumière peut s’y propager suivant plusieurs
« modes » c’est-à-dire qu’elle peut suivre plusieurs trajets à l’intérieur du cœur. Typiquement,
les diamètres de cœur des fibres multimodes vont de quelques dizaines de micromètres à 1500
micromètres. La fibre est « monomode » quand, en raison du très faible diamètre du cœur,
(inférieur à environ dix fois la longueur d’onde, soit quelques micromètres), il n’y a qu’un seul
mode de propagation de la lumière, dans l’axe de la fibre.
8Pour les fibres à usage médical, les deux paramètres de base à considérer sont l’ouverture
numérique et l’atténuation. L’ouverture numérique d’une fibre définit le cône d’acceptance de
la fibre c’est-à-dire l’angle d’entrée maximum d’un rayon lumineux mesuré par rapport à l’axe
de la fibre pour qu’il puisse être guidé dans celle-ci. L’atténuation est un paramètre clé
puisqu’il va définir la gamme spectrale sur laquelle la fibre peut être utilisée. Lors de sa
propagation le long du cœur de la fibre, la puissance lumineuse décroît progressivement. Cette
atténuation est due à l’absorption du matériau lui-même et aux pertes par diffusion, ces deux
facteurs dépendant fortement de la longueur d’onde. La silice présentant une très faible
atténuation sur une large gamme spectrale, allant de l’UV jusqu’à environ 1700 nm dans le
proche Infra-Rouge, les fibres les plus utilisées ont un cœur en verre de silice pure ou dopé. A
titre indicatif, à 1500 nm, longueur d’onde employée pour les télécommunications,
l’atténuation d’une fibre optique monomode est aujourd’hui de l’ordre de 0,2 dB/km, ce qui
signifie qu’après 100 kms de propagation il reste encore 1% de la puissance initiale! Au-delà de
1700 nm, la forte atténuation des fibres de silice ne permet pas de les utiliser pour transmettre
la lumière ; c’est pourquoi les faisceaux des lasers Er :YAG (2936 nm) ou CO2 (10600 nm) sont
transportés à l’aide de bras articulés. Toutefois, cette limite est en train d’être dépassée par
l’utilisation d’autres matériaux ou de nouveaux moyens de guider la lumière (voir l’exposé de
Marc Faucheux dans cette session : Les fibres Infra-Rouge : CO2 et Erbium fibrés?)
9Les fibres Infra-Rouge : CO2 et Erbium fibrés ?
Marc Faucheux, Laser & Medical Devices Consulting, Paris
Le transport de faisceaux lasers depuis la cavité laser jusqu’au tissu cible, se fait généralement
en utilisant des fibres optiques.
Les fibres optiques en silice sont les plus utilisées, car elles présentent de nombreux avantages
(Très faible atténuation (jusqu’à 0,1dB/km =0,25% /km), très grande passante (~25 THz),
multiplexage possible de plusieurs signaux et de plusieurs utilisateurs, faible dispersion
intermodale et chromatique). Leur fabrication ne pose plus aujourd’hui de problèmes.
Mais elles présentent l’inconvénient d’avoir une forte atténuation au-delà de 1.7µm et donc de
très mal transmettre les longueurs d’onde au-delà de 1,7 µm. C’est pourquoi on utilise dans les
lasers médicaux des bras articulés pour transporter les faisceaux lasers CO2 ou Er :YAG.
Il existe des matériaux qui sont plus transparents que la silice dans l’infra-rouge et d’autre
façon de guider la lumière. Parmi ces matériaux, certains ont pu être utilisés pour réaliser des
fibres optiques et de récent progrès sur ces matériaux notamment les Chalcogénures,
permettent d’obtenir des transmissions élevées de ces fibres. Les fibres à cristaux photoniques
sont aussi beaucoup étudiées pour ces longueurs d’ondes.
Il est donc possible aujourd’hui de transporter des faisceaux laser infra rouges dans de telles
fibres avec néanmoins les limitations classiques des fibres optiques (puissance crête
importante).
10Les fibres médicales disponibles
Martine Debouige, SEDI-ATI Fibres Optiques
Courcouronnes
La possibilité de conduire un faisceau laser à l’aide d’une fibre optique a représenté un progrès
considérable pour les applications médicales des Laser, en particulier pour les applications invasives.
L’élaboration de produits garantissant la sécurité pose néanmoins une quantité de questions
techniques complexes.
A travers l’expérience concrète d’un fabricant de fibres optiques sera abordée la problématique du
développement des sondes fibres optiques : matériaux utilisés garantissant la biocompatibilité, types
de fibres selon les longueurs d’ondes ou les puissances à transmettre, connectique et technologies
d’assemblage, type d’émission en sortie de fibre : axiale, latérale, circulaire, diffuseur. Enfin seront
rappelées les contraintes réglementaires : système qualité, analyse de risque, assemblage en salle
blanche, packaging, stérilisation.
L’exposé s’appuiera sur des exemples concrets : Sondes pour traitements endoveineux (EVLT ), Sondes
pour l’urologie (BPH), Sondes pour Thérapies Photo-dynamiques (PDT , LITT PIT), Sondes aiguillées pour
aide au diagnostic, …
11Les textiles lumineux à base de fibres optiques
Pr. Serge Mordon, INSERM, Lille
Les sources lumineuses flexibles permettant de faciliter certains types de traitement (jaunisse
du nouveau-né, thérapie photodynamique, etc..) ont fait l’objet récemment de
développements très innovants.
En effet, l’intégration de fibres optiques dans les structures flexibles offre de nombreux
avantages : homogénéité de la lumière, choix de la longueur d’onde, facilité de mise en œuvre,
etc..
Les méthodes proposées ont recours à des Side Emitting Optical Fibers (SEOF). Aujourd’hui on
peut distinguer 4 principales techniques pour la conception de ces textiles lumineux : (i)
l'intégration de SEOF à cladding diffusant dans un support textile (ii) l’intégration de SEOF
obtenues par micro-perforations du cladding dans un support textile, iii) des fibres optiques
brodées sur un support textile, (iv) des fibres optiques tissées sur un support en polyester.
Les deux dernières technologies sont aujourd’hui proposées dans le domaine médical.
Casque lumineux pour le traitement des BiliCocoon®
kératoses actiniques par thérapie Source www.neomedlight.com/
photodynamique (source INSERM U 1189)
Programme Européen PHOSISTIS
Mordon S, Cochrane C, Tylcz JB, Betrouni N, Mortier L, Koncar V. Light emitting fabric
technologies for photodynamic therapy. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2015 Mar;12(1):1-8.
Vicentini C. Tylcz JB, .Maire C., Betrouni N., .Mordon S., Mortier L. Phase II study evaluating the
non-inferiority of the device Flexitheralight® compared to conventional PDT. Lasers in Surgery
and Medicine, 2016, 48, S 27, 149:51
12Table ronde et synthèse
13Conférence « La photonique dans l’automobile
J. Cochard, Sté Tematys, Paris
Depuis 20 ans, la photonique a vu une double évolution dans ses coûts de production d’une
part et ses coûts d’entretien et de maintenance d’autre part. D’une technologie coûteuse et
requérant des compétences d’experts (astronomes, militaires), elle est aujourd’hui capable de
produire à des volumes de (dizaines de) millions de pièces des composants extrêmement
fiables et peu coûteux, lui autorisant un accès plus large au marché automobile. Ces baisses de
coût dans les différents produits photoniques et l’apparition de besoins nouveaux liés au
véhicule autonome créent aujourd’hui de nouvelles opportunités pour une intégration sur le
véhicule lui-même (la production mondiale de véhicules légers atteindra 100 millions d’unités
en 2018).
Ces technologies photoniques permettront de circonscrire au plus vite et avec grande précision
l’environnement du véhicule et de transmettre cette information au conducteur de la manière
la plus naturelle possible. Des technologies radar ou ultrasons, des caméras permettent
aujourd’hui une première analyse de cet environnement proche mais l’élargissement du
périmètre sous contrôle, la gestion de changement de voies, la discrimination des obstacles
requièrent de nouvelles technologies, qu’il s’agisse de LIDAR, de stéréovision, de caméra 3D. La
croissance attendue dans les 5 prochaines années sur ces méthodes optiques pour l’assistance
à la conduite (ADAS) est de 21.4%, croissance à mettre en regard de celle du marché de
l’automobile (3.2%) sur la même période. L’an passé, six des plus importants équipementiers
(Bosch, Magna, Continental, Denso, Hyunday, ZF) ont déjà lancé d’importants programmes de
développement et d’intégration sur ces sujets et les zones de tests de voitures autonomes se
multiplient dans le monde (Finlande, Australie, Singapour, Chine, Californie, France…).
Au-delà de ces capteurs, l’intégration à l’intérieur du véhicule d’outils de projection
holographiques ou tête haute pour le conducteur va également conduire à une baisse des
coûts sur ces technologies, autorisant un déploiement plus large dans d’autres secteurs
applicatifs à moyen terme. Enfin, plus en terme de confort que de sécurité, l’aménagement
intérieur du véhicule est une dernière voie d’investissement importante, pour permettre de
créer dans l’habitacle des atmosphères lumineuses (LED, fibres) et sonores propre à chaque
passager et dans les pays confrontés à une pollution de l’air très importante, une atmosphère
saine à l’intérieur de l’habitacle via des outils de purification de l’air par photocatalyse.
On voit donc que au-delà des développements actuels pilotés par l’industrie automobile pour
leurs propres besoins, c’est toute une gamme de composants photoniques à couts optimisés
qui devrait être disponible dans les 10 prochaines années pour le déploiement sur d’autres
applications, incluant des besoins médicaux et hospitaliers.
14Biographie :
Jacques Cochard ingénieur des Mines est associé fondateur de TEMATYS, société d’études
spécialisée dans l’analyse applicative et le marketing des technologies photoniques. Jacques a
mené pour le compte de la DGE une étude stratégique sur la filière photonique française et les
interactions entre entreprises et centres de recherche académiques et fait partie du groupe de
travail Biophotonique au sein de la Plateforme Européenne Photonics21 de H2020. Jacques
travaille auprès de centres de recherche français, allemands, américains (CEA, CNRS, ONERA,
RTI, Fraunhofer) sur leurs politiques de valorisation, auprès de groupes internationaux (Schott,
Thales, PSA, AirLiquide…) sur leur politique de sourcing et leur stratégie de croissance et
auprès de nombreuses PME et start-up sur leur roadmap technique et commerciale.
Membre de l’association industrielle de la Photonique européenne (EPIC), Jacques a réalisé
pour cet organisme ou à titre d‘auteur plusieurs études sur l’impact des nouvelles technologies
optiques dans le domaine de l’automobile, de la Bioanalyse, du Contrôle non destructif des
Matériaux. Il est l’auteur de plus de 20 articles dans la presse technique française et étrangère
sur ces sujets.
15Lundi 16 Janvier 2017
La coupe osseuse : quand le laser tombe sur un os
Responsables: Bertrand DEVAUX et Serge MORDON
9h00-9h30
- La coupe osseuse au laser : revue de la littérature : Serge Mordon, Lille
9h30-10h00
- Les nouvelles technologies laser pour la coupe de l’os : Marc Faucheux, Paris
10h00-10h30
- Pause
10h30-11h00
- Les indications actuelles du laser pour la coupe osseuse en chirurgie ORL. Les attentes
du chirurgien : Guillaume Bolot, Villeurbanne
11h00-11h30
- La coupe osseuse au laser a-t-elle un avenir en neurochirurgie ? Les attentes du
chirurgien : Bertrand Devaux, Paris
11h30-12h00
- Table ronde et synthèse
16La coupe osseuse au laser : revue de la littérature
Pr. Serge Mordon, INSERM, Lille
L'os est le tissu principal du système squelettique. Il contient environ 70% d'hydroxyapatite et
30% de protéines (principalement collagène) et de l'eau. Contrairement au cartilage, l’os est
bien vascularisé. De nombreuses interventions chirurgicales font appel à la coupe osseuse :
ostéotomie, craniotomie, … La coupe de l'os avec des outils mécaniques classiques (scies,
fraises, etc, ..) manque de précision et induit des lésions thermique et mécanique qui
retardent la cicatrisation osseuse.
La première tentative de coupe d’os par laser a été réalisée en 1973. Depuis, de très
nombreuses études ont pu être réalisées. En 2017, la coupe laser fait appel à 3 mécanismes
différents en fonction du laser utilisé : i) processus de désorption (lasers Excimer - 248nm), ii)
effet thermique (laser CO2 -10.6μm, Er: YAG - 2.97μm ou Er: CR: YSGG - 2.78μm) , iii)
photodisruption (USPL (Ultra Short Pulsed Laser: ps ou fs). L’épaisseur de coupe au laser est de
quelques µms alors que celle-ci est de l’ordre du mm avec les instruments classiques.
Les différentes études ont pu montrer que la coupe osseuse par laser permet de limiter (voire
d’éliminer) l’élévation de température de l’os adjacent permettant ainsi une cicatrisation plus
rapide. Cette observation ouvre la voie à la réalisation de fixations osseuses en ayant recours à
un assemblage tenon-mortaise , aujourd’hui envisageable grâce à la robotisation du geste de
coupe. On peut citer l’exemple du robot CARLO (acronyme de Computer Assisted, Robot-
guided Laser Osteotome développé par le CTI en Suisse.
Le principe frein au développement de la coupe osseuse au laser reste pour l’instant la très
faible vitesse de coupe, incompatible avec une pratique chirurgicale. Cependant, les derniers
développements de la technologie USPL sont très prometteurs. Un laser fs avec une fréquence
de répartition de 2 MHz et une puissance moyenne de 100W avec amplificateur à fibre est
aujourd’hui envisageable et pourrait parfaitement convenir.
17Les nouvelles technologies lasers pour la coupe de l’os.
Marc Faucheux, Lasers & Medical Devices Consulting, Paris
L’utilisation du laser pour la découpe osseuse présente des avantages par rapport aux
pratiques habituelles avec des outillages mécaniques : petite taille de découpe et précision,
pas de vibrations, pas de contact avec les tissus, flexibilité…
De nombreux lasers ont été testés avec des longueurs d’ondes très variables de l’UV à
l’infrarouge moyen.
Il reste encore peu utilisé de manière routinière, excepté en dentisterie) où les lasers Er : YAG
et C02 sont préférés pour la bonne concordance entre leurs longueurs d’ondes et les pics
d’absorption de l’eau.
Il reste, notamment en neurochirurgie, des aspects importants à valider : contrôle de la
profondeur de pénétration, étendue des dommages aux tissus environnants et le coût des
appareils.
De plus la composition hétérogène des os rend difficile l’utilisation des paramètres pré définis
pour un taux d’ablation fixe.
Nous ferons le point sur quelques études récentes avec des lasers peu utilisés couramment en
découpe osseuse, pour voir si ces « nouveaux lasers » utilisant des technologies récentes
peuvent apporter des réponses satisfaisantes.
18Les indications du laser pour la coupe osseuse en chirurgie ORL. Les attentes du
chirurgien
Dr Guillaume Bolot – Pr Jean-Christian Pignat,
Hôpital de la Croix-Rousse, Clinique du Tonkin- Lyon – Villeurbanne
Utilisé dans le service depuis les années 80, initialement dans le larynx puis dans la trachée, le
pharynx, la cavité buccale et en rhinologie, cet instrument magnifique n’a jamais eu sa place
….dans la coupe osseuse. Est-ce par défaut d’imagination des chirurgiens ou par défaut
d’adaptation de l’instrument à cette structure ?
Ou rencontrons-nous des os en chirurgie ORL et cervico-faciale ?
- Dans l’oreille : Le plus petit, la platine de l’étrier est bien la seule indication actuelle osseuse
de laser. La stapédectomie et la platinotomie laser réalisées lors d’otospongiose sont décrites
et validées. La mastoïde quant à elle est travaillée à la fraise, sous microscope. L’évidement
mastoïdien se fait progressivement sous microscope pour ne léser le sinus latéral ou la
méninge, sous irrigation afin de ne pas faire chauffer l’os et risquer de léser le nerf facial.
- Dans le larynx : il s’agit en fait de cartilage, à découper-réséquer, soit par voie endoscopique
(aryténoïdes, cricoïde) et le laser est parfois utilisé par certaine équipes, soit par voie externe
(ailes thyroïdiennes) mais avec peu d’avantages par rapport aux instruments classiques (scies
oscillantes, cisailles).
- Dans le nez : Os turbinal, sinus et choanes. Le laser est un instrument incontournable
actuellement dans la chirurgie fonctionnelle nasale avec des interventions de turbinoplastie
laser extrêmement efficace à condition de ne lasériser que la muqueuse et pas l’os du fait du
risque de nécrose.
- Dans la face : Les maxillaires, l’ethmoïde et le frontal : PLN, ostéotomie d’avancée
mandibulaire et autres chirurgies faciales utilisent des scies oscillantes dont l’action en
profondeur est bien contrôlée visuellement et qui n’entrainent pas de risque thermique
nerveux ou oculaire.
Il existe donc en ORL de nombreuses indications possibles du laser en coupe osseuse , mais la
limitation de l’utilisation de cet instrument dans ces indications est due à la peur du chirurgien
de nécroser l’os adjacent à la découpe (perte de substance, défaut de cicatrisation), de
transmission de la chaleur à distance de la découpe (lésion nerveuse/nerf facial ou dentaire,
lésion oculaire), de transmission de l’énergie à distance de la zone de la découpe (lésion de
brulure à distance/cavum). Les ingénieurs laser et ingénieurs fibre savent-ils ou seront-ils
adapter l’instrument pour éviter ces dommages tissulaires et lever nos angoisses.
19La coupe osseuse au laser a-t-elle un avenir en neurochirurgie ? Les attentes du
chirurgien
Pr. Bertrand DEVAUX, Paris
L’usage d’un laser vers une cible osseuse a des applications potentielles en neurochirurgie : 1)
en alternative aux instruments habituels pour la réalisation de craniotomies, 2) pour l’ablation
focale d’ostéomes et de tumeurs osseuses crâniennes ou rachidiennes, 3) pour la
fragmentation de composantes osseuses de tumeurs intracrâniennes calcifiées, 4) pour la
réalisation d’ostéotomies en chirurgie rachidienne, et 5) d’une façon générale lorsque les
instruments mécaniques ne sont pas utilisables du fait de l’exiguïté de la voie chirurgicale :
abords limités microchirurgicaux de tumeurs profondes, résections endoscopiques …
Cependant, si de nombreux travaux effectués sur des pièces osseuses ont précisé les
paramètres d’émission laser pour une ablation osseuse optimale - en termes de profondeur et
de dégâts collatéraux thermiques et mécaniques minimaux -, aucune application clinique n’est
encore rapportée. Les obstacles – difficulté à contrôler la profondeur d’ablation, importante
épaisseur de l’os crânien ou vertébral qui impose une fluence élevée, risques de dégâts
collatéraux aux structures nerveuses voisines, coûts et disponibilité de sources laser utilisables
en conditions opératoires – limitent l’usage clinique potentiel de lasers osseux en
neurochirurgie.
Le développement de sources miniaturisées mais de puissance suffisante et de transmission
fibrée permet d’envisager quelques applications comme l’ablation microchirurgicale de
tumeurs osseuses ou à composantes calciques, ou des ostéotomies au cours d’interventions
rachidiennes à invasion minimale.
20Table ronde et synthèse
21La bio-impression tissulaire assistée par laser
B. Viellerobe, Poietis, Pessac
Résumé:
La bio-impression par laser est considérée aujourd'hui comme la technologie de rupture
nécessaire pour atteindre le niveau de complexité et de précision requis pour imprimer des
tissus biologiques ayant des propriétés très similaires à celles des tissus natifs. POIETIS,
première start-up au monde dans ce domaine, a pour ambition de développer cette
technologie et ses applications pour de nombreux domaines à la fois cosmétiques,
pharmaceutiques et médicaux. La genèse du projet, la structuration de l'entreprise, les
perspectives de développement technologique comme applicatif seront présentées lors de
cette conférence.
Biographie :
Bertrand Viellerobe, PhD, Directeur Technique de Poietis depuis sa création il y a 2 ans, cumule
près de 20 années d'expérience dans le domaine photonique. En effet, Bertrand est diplômé de
l'Université des Sciences de Bordeaux avec un Doctorat de Physique obtenu en 2000 sur la
microscopie en champ proche optique pour la détection de molécules uniques. En sortie de
thèse, Bertrand a rejoint Mauna Kea Technologies (société basée à Paris désormais cotée en
bourse) où il a travaillé pendant un peu plus de 10 ans comme Responsable R & D. Il a ainsi
participé à la conception et au développement des différentes générations de Cellvizio,
microscope le plus miniaturisé au monde dédié à l’imagerie médicale in vivo. Bertrand a
ensuite rejoint le pôle de compétitivité Route des Lasers® (Bordeaux) comme Directeur projet.
Pendant 4 ans, il a accompagné et labellisé plus de 220 projets R & D photoniques. Désormais,
CTO et Associé de Poietis, il développe les solutions d’impression de tissus par laser à la fois au
niveau hardware et software avec une équipe de 8 ingénieurs. Bertrand a publié 25 articles /
proceedings et est co-inventeur de 13 brevets.
22Mardi 17 janvier 2017
La beauté cachée des LEDS
(en collaboration avec le Groupe Laser)
Responsables: Marine AMOUROUX et Gérard TOUBEL
9h00-9h30
- Lasers, LEDs, diodes-laser : le point sur les unités et technologies: Marine Amouroux,
Nancy
9h30-10h00
- Sources de lumière à LED quel impact sur la santé et le bien être ? : Georges Zissis,
Toulouse
10h00-10h30
- Pause
10h30-11h00
- Utilisation clinique des LEDs : expérience et synthèse bibliographique : Anne Le
Pillouer-Prost, Marseille
11h00-11h30
- Analyse critique de discours des industriels : Gérard Toubel, Rennes
11h30-12h00
- Table ronde et synthèse
12h00 :
- Fin de la matinée / Clôture du congrès
23Lasers, LEDs, diodes-laser : le point sur les unités et technologies
Marine Amouroux, Nancy
Que nous soyons simples acheteurs de sources de lumière pour notre usage domestique,
concepteurs ou utilisateurs de dispositif médicaux intégrant une source de lumière, nous avons
le choix entre diverses technologies à l’origine de l’émission lumineuse appelée
indifféremment éclairage, excitation ou illumination.
Cette émission lumineuse peut être décrite par diverses unités selon d’une part, la technologie
à l’origine de l’émission lumineuse et d’autre part, l’effet recherché, le domaine d’application.
Cette diversité nous incite à proposer une synthèse des technologies à l’origine de l’émission
lumineuse ainsi que des unités utilisées pour la décrire. Seule la compréhension fine de ces
éléments permet un choix éclairé de la source lumineuse en fonction de l’objectif
recherché tout en respectant la règlementation en vigueur.
En effet, le respect de la règlementation impose une compréhension fine des normes qu’il est
recommandé d’appliquer afin de s’assurer du respect de la règlementation. Il existe deux
méthodes pour exprimer les grandeurs photométriques : le système radiométrique basé sur le
flux d'énergie des faisceaux lumineux et le système photométrique basé sur l'impression
produite sur l'œil. Ces diverses unités permettent aux normes d’indiquer les limites d’émission
accessible (LEA) concernant les sources de type LASER ; ou les limites d’exposition (en W/m²)
qui concernent les lampes (i.e. sources non LASER).
Les principes technologiques à l’origine de chaque type d’émission lumineuse seront
expliqués : qu’il s’agisse de jonctions P-N à la base de l’électroluminescence (et donc du
fonctionnement des LEDs) ou d’émission stimulée et de pompage optique à la base du
fonctionnement des LASERs.
Enfin, les caractéristiques de ces différentes sources de lumière seront rappelées qu’il s’agisse
de cohérence, de collimation, de chromatisme, d’isotropie ou de nature impulsionnelle ou
continue.
24Sources de lumière à LED quel impact sur la santé et le bien être ?
Prof. Georges ZISSIS, Toulouse
georges.zissis@laplace.univ-tlse.fr
A l’aube du XXIème siècle, le monde de l’éclairage électrique est à nouveau en effervescence
comme il le fût au début du XXe avec la démocratisation de la lampe à incandescence. Ainsi,
pendant que l’incandescence tire sa révérence, nous vivons une vraie révolution grâce à
l’arrivée d’un « intrus » issu du monde du semi-conducteur : la diode électroluminescente, la
« LED ».
Aujourd'hui, des LEDs blanches de haute brillance sont disponibles sur le marché et produisent
plusieurs centaines de lumens. Depuis plusieurs années, l'efficacité lumineuse, la fiabilité et la
qualité de la lumière des LEDs ont été en constante augmentation avec aujourd’hui des
composants à plus de 300 lm/W en laboratoire. Les performances sont malheureusement bien
différentes une fois la LED intégrée dans un système avec des rendements de l’ordre de 100
lm/W. Les résultats des campagnes de qualités sont aujourd’hui trop souvent décevants et
parfois alarmants car le marché présente aussi des produits de mauvaise qualité, comparables
à celle d’une ancienne lampe à incandescence, et ceci est particulièrement vrai pour les pays
en voie de développement… Une profonde méconnaissance du composant « LED » et de sa
façon de l’intégrer dans un système est également à l’origine de ces résultats catastrophiques
qui diffament une technologie valable. Ce constat est fort inquiétant car les LEDs de mauvaise
qualité qui existent aujourd’hui sur le marché discréditent l’ensemble des produits aux yeux
des concepteurs lumière et des utilisateurs finaux. Un rejet du produit par l’utilisateur final
serait très dommageable.
Cependant, hormis les problèmes de qualité cités ci-dessus, une question importante doit être
traitée en priorité : quels sont les impacts de ces nouvelles technologies d’éclairage sur la santé
et le bien-être des usagers ? Toutefois, pendant les décennies passées, l’industrie des sources
de lumière s’est intéressée quasi-exclusivement aux problèmes d’économie d’énergie (et donc
de l’efficacité lumineuse des sources) et de leurs impacts environnementaux et elle a fait
abstraction de cette question cruciale. Ce n’est qu’à partir de 2010 suite aux travaux de
l’ANSES que la « dangerosité » potentielle des LEDs et de leur lumière commence à faire
surface, à tort ou à raison. Depuis, le nombre de travaux sur le sujet s’est multiplié de façon
spectaculaire. Aujourd’hui, nous savons que la lumière bleue à dose élevée peut être
« toxique » pour la rétine humaine ; que les sources de petite dimension peuvent être
fortement éblouissantes ; que notre horloge circadienne peut être influencée par la nature et
la quantité de la lumière et de ses variations ; que certaines sources de lumière, mal-
alimentées pour la plus part des cas, peuvent scintiller en causant des migraines et en
influençant directement notre efficacité à l’exécution d’une tâche ou bien des effets
stroboscopiques. Les LEDs peuvent être concernées par tous ces risques, mais dans quelles
conditions et comment cela peut être évité, sont deux questions cruciales auxquelles nous
essaierons de répondre dans cette présentation.
25LEDS – applications cliniques dermatologiques en 2016
Dr A. LE PILLOUER-PROST & Dr C. NOE
En médecine, et en dermatologie en particulier, l’utilisation des LED se fait dans 2 axes différents :
- L’activation de substances photosensibles cytotoxiques permettant la destruction d’une cible
l’ayant préalablement concentrée. Il s’agit de photothérapie dynamique ou PDT (sujet déjà
traité à la SFLM nous ne reviendrons pas dessus)
- La photobiomodulation qui utilise les propriétés de certaines ondes lumineuses pour réguler
des fonctions cellulaires majeures avec des répercussions sur le fonctionnement cellulaire et
ses rapports avec la matrice extra-cellualire ou avec d’autres cellules non ciblées directement.
La théorie : points clefs
On ne peut pas nier l’action de faibles impulsions de lumière sur les cellules, un exemple concret en est
notre fonction visuelle pour laquelle de multiples impulsions lumineuses sur les cellules rétiniennes
permettent de reconstituer les images de tout ce qui nous entoure ! Les travaux scientifiques sur
l’utilisation des LEDs seules et/ou lasers de basse énergie (LLLT) ont débuté dans les années 1960. Nous
avons donc plus de 50 ans de recul… Au départ les énergies étaient faibles et les bandes de longueur
d’onde trop larges, jusqu’à 100 nm. Depuis les travaux de la NASA dans les années 1990 et le
développement des premières applications cliniques nous avons beaucoup progressé dans la
compréhension de leur mécanismes d’action photobiologiques et les indications cliniques de ces
traitements non invasifs se sont multipliés en dermatologie et en dehors de la dermatologie
(neurologie, psychiatrie, rhumatologie…). Malgré de nombreux travaux il reste des inconnus. Les
chromophores et photoaccepteurs endogènes cellulaires cibles mitochondriaux et probablement
autres, situés sur la membrane plasmique, sont toutefois de mieux en mieux identifiés. Avec des
paramètres adéquats ils vont avoir, après photo-dissociation une action sur l’état redox et énergétique
de la cellule (NO, transport d’électrons, ROS, ATP…) et par activation de l’enzyme terminale de la chaîne
respiratoire mitochondriale sur les voies de signalisation intra-cellulaires. A terme cela va permettre la
transmission du signal lumineux des mitochondries jusqu’au noyau pour induire la transcription de
certains gènes régulateurs impliqués dans la prolifération, la survie, la communication, la réparation et
la régénération cellulaire, comme cela a été montré dans des études récentes (1) (2).
Tout effet clinique sera le fruit d’interactions complexes associant des effets régulateurs activateurs et
inhibiteurs. Quelques points clefs ont des répercussions directes en pratique clinique :
- La photobiomodulation est plus efficace sur les cellules pathologiques ou en état de stress que
sur les cellules saines bien oxygénées (3)
- Les effets de plusieurs couleurs combinées ne sont pas la simple addition des effets de chaque
couleur délivrée séparément. Ces associations peuvent être synergiques mais aussi
antagonistes… Le pourcentage respectif de chacune des couleurs dans la combinaison
intervient et pour une même énergie délivrée, les effets peuvent être très différents selon ces
associations (Mc Daniel l’a bien montré sur l’expression du collagène et des métalloprotéases
par les fibroblastes irradiés par LEDs (1)
- Il existe des fourchettes de valeurs optimales pour la fluence comme pour l’irradiance et trop
d’irradiance peut induire un effet clinique délétère. A quelques dizaines de nanomètres près on
peut observer des effets radicalement opposés sur des fibroblastes dermiques humains (HDF)
en culture. Cela a été montré pour des LEDs bleues (410, 420, 453 et 480 nm) susceptibles
d’augmenter le stress oxydatif, la cytotoxicité et de réduire la prolifération de fibroblastes
dermiques humains (HDF) avec comme but de réduire des processus fibroplasiques. En fonction
des doses et des bandes de longueur d’ondes les auteurs ont observé (4)
o 410-420-453 nm faibles doses (10J/cm²) 4 jours consécutifs: diminution de la
prolifération des HDF
o 453 nm : pas de cytotoxicité possible même avec de fortes doses
26o 410-420 nm fortes doses (30J/cm²) : cytotoxicité
o 480 nm : aucun effet significatif
…
- La façon de distribuer les photons peut également avoir des conséquences sur la réponse
cellulaire. Les modes pulsés seront plus intéressants que les modes continus des LEDs dans
certaines indications, comme cela est connu pour le remodelage dermique et comme cela a été
montré récemment sur des colonies de staphylocoques dorés en vue de désinfecter des plaies
chroniques colonisées (5). La durée de l’illumination, l’application au contact ou non, le nombre
de séances, l’intervalle… tout a de l’importance dans le choix des paramètres pour une
indication donnée. La préparation de la peau aussi doit être parfaite pour ne pas faire obstacle
à la lumière sans trace de maquillage, sans débris cellulaire ni lipidiques. Enfin l’action sera
optimale si elle s’effectue dans une pièce sans autre source de lumière. Le non-respect de tous
ces paramètres a pu être à l’origine de résultats négatifs dans certaines études cliniques.
- Il est acquis pour des médecins pratiquant des actes laser, que selon leur longueur d’onde les
LEDs pénétreront plus ou moins et auront des effets plutôt anti-inflammatoires ou plutôt
« remodelants ». Les LEDs bleues (en fait violettes) auront une action plutôt superficielle et les
LEDs infra-rouges la pénétration et les possibilités d’effets cliniques les plus profonds.
o LEDs rouges : activation du FGF (fibroblast Growth Factor), augmentation production de
pro-collagen 1, augmentation activité MMP-9 et diminution de la MMP-1,
augmentation du nombre de fibroblastes
o LEDs jaunes : augmentation production ATP, expression génique et activité des
fibroblastes
o LEDs « bleues » : anti-inflammatoires notamment dans l’acné par une action directe sur
le P.acnes qui contient des porphyrines
o LEDs infra-rouges (proche IR): stimulation de la micro-circulation (via guanylate cyclase
et NO), vasodilatation et production de facteurs de croissance angiogéniques
Et en pratique clinique début 2017?
Sur la base de nombreuses revues générales (6 à 10), du livre du Dr Noé sur la photobiomodulation
par LEDs paru en 2014 (11) et des nombreuses publications parues entre 2013 et fin 2016 on peut dire
que les traitements non invasifs par LEDS sont en pleine expansion en dermatologie. Elles peuvent en
effet restaurer des fonctions cellulaires altérées, stimuler la cicatrisation, diminuer les douleurs et
l’inflammation, réguler l’auto-immunité et stimuler des cellules souches.
I. Par indications
a. Cicatrisation des plaies cutanées et muqueuses
L’efficacité des LEDs et LLLT est connue sur la réparation tissulaire et la diminution des douleurs. Les
études contrôlées ont surtout porté sur les mucites. Les premières publications remontent à 2002
quand HT Whelan traite préventivement avec une LED 670nm, de façon unilatérale 32 enfants
leucémiques greffés et observe une diminution significative du pourcentage de mucites érosives (12).
Depuis, plusieurs études randomisées et méta-analyses ont confirmé l’efficacité des LED et LLLT
appliquées quotidiennement sur les muqueuses buccales dans la prévention et le traitement des
mucites des sujets après greffe de moelle osseuse pour hémopathie ou bien après radio-chimiothérapie
lourde pour cancers de la sphère ORL. Au vu des essais publiés, le « Mucositis Study Group of the
Multinational Association of Supportive Care in Cancer/International Society of Oral Oncology » a
proposé des guidelines en matière de prévention des mucites par LLLT 650nm chez les sujets
transplantés et par LLLT 632.8nm chez les sujets irradiés pour cancers de la sphère ORL (13). Une étude
plus récente sur modèle murin a encore confirmé ces données avec une action à la fois préventive et
curative (14). En dehors des mucites érosives, nombre de lésions muqueuses pourraient bénéficier des
traitements photobiomodulateurs : Herpes, aphtes, lichen vulvaire, plaies traumatiques, gingivites,
manifestations buccales du pemphigus… les applications potentielles sont nombreuses mais les études
rigoureuses plus rares.
27Dans le domaine des plaies cutanées les publications sont très nombreuses ces 5 dernières années,
nous en avons retenu 10, 9 sur modèle animal et 1 chez l’homme :
- Comparaison LED rouge (638 nm), bleue (456 nm) et verte (518 nm), in vivo sur des souris et in
vitro sur des HDF (expression de cytokines et facteur de migration kératinocytaire) : La LED
verte a permis comme la rouge d’accélérer la cicatrisation par induction de médiateurs de
migration et prolifération cellulaire (15)
- Comparaison de l’efficacité LED bleue (470 nm) et LED rouge (629 nm) à 50 mW/cm², 10
minutes durant 5 jours sur des lambeaux abdominaux ischémiés chez des rongeurs (8 dans
chaque groupe): les 2 longueurs d’onde ont permis de diminuer significativement la nécrose
tissulaire versus contrôles (16)
- Sur modèle animal de plaie (oreilles de lapin) avec histologies et dosage de marqueurs immuno-
histo-chimiques (FGF, EGF, CD31, Ki67) étude comparative LED bleue et rouge et de 2 durées
d’exposition (15 et 30 minutes) versus contrôles : la LED rouge a été significativement plus
efficace que la LED bleue, une augmentation de la durée d’exposition de 15 à 30 minutes n’a
pas augmenté l’efficacité (17)
- Mal perforant plantaire du diabétique (revue) : l’analyse de la littérature a permis de retrouver
5 séries de cas cliniques et 2 cas cliniques qui ont toujours été positives sans effet secondaire
(18 et 19)
- Plaies superficielles :
o Intérêt d’une LED bleue pour des plaies superficielles aigues sur dos de rats (10) (20)
o Action d’une LED 604 nm à 0.8 et 1.6 J/cm² quotidienne sur 7 jours versus contrôle chez
l’animal (plaies superficielles épithéliales) avec mesure de la vitesse d’épithélialisation
et des gènes exprimés en périphérie par PCR : l’illumination par LED 604 nm à 1.6 J/cm²
augmente la vitesse d’épithélialisation et l’expression de gènes impliqués dans la
cicatrisation des plaies épidermiques (21)
- Pour des incisions post-chirurgicales (modèles porcins - 10), un traitement quotidien à faible
dose (3.36 J/cm²) par LED 685 nm, 470 nm, combinaison ou dispositif contrôle : la combinaison
de LED rouge et bleue a amélioré la cicatrisation (J3 et J7) (22)
- Post-brûlure (modèles murins), un traitement par LLLT 660 nm et LED 850 nm débuté à la 24ème
heure et poursuivi quotidiennement 7 jours a permis d’observer : une protection contre le
stress oxydatif, une diminution de la réponse inflammatoire et de la nécrose, une accélération
de la réparation dermique (23)
- 5 cas cliniques de diverses plaies douloureuses (2 aigues, 1 subaigue de morsure animale
infectée, 1 subaigue de nécrose post injection de comblement, 1 subaigue d’infection à herpès
virus après tatouage cosmétique) traitées par LED-LLLT 830 nm de façon quotidienne ou 1 jour
sur ou 2 fois/semaine. Toutes les plaies ont guéri plus rapidement qu’attendu en 1 à 8 semaines
avec contrôle de l’infection et des douleurs. (24)
Enfin un autre intérêt émergent très important des LEDs pourrait être la décontamination des
plaies colonisées ou infectées (infection site opératoire, plaies chroniques…), comme en témoigne
un article récent sur les effets bactéricides d’une LED sur des souches résistantes d’E.coli (25)
b. Photorajeunissement – protection vis-à-vis des lésions UV induites - optimisation des
autres procédures anti-âges
Des possibilités confirmées de stimulation des synthèses fibroblastiques in vitro et maintenant de
réparation tissulaire n’y aurait-il … qu’un pas jusqu’aux possibilités de rajeunissement? Il semblait bien
que oui déjà en 2012 sur la base de plusieurs études des équipes de Weiss RM, Barolet D et Lee parues
entre 2002 et 2007 avec de grands échantillons de patients, des mesures objectives d’amélioration
telles que la profilomètrie 3D, la cutomètrie voir des histologies avec parfois dosage de marqueurs
immuno-histo-chimiques de remodelage (taux d’ARNm de cytokines et de molécules d’adhésion, MMP,
TIMP, IL-1, TNFα, ICAM-1, connexine…). Ces études ne sont pas du même niveau de preuve que pour la
prise en cahrge des mucites car non contrôlées. (11). Les protocoles de lumière jaune seule à 590n nm
0.1 à 0.8 J/cm² à 2 cm sont moins efficaces que les protocoles de lumière rouge ou les combinaisons
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