Development of Alumina-Toughened Zirconia composites reinforced with carbon nanofibers via Direct Ink Writing

Doctorante : Vivian INÊS DOS SANTOS

Laboratoire INSA : MATEIS

Ecole doctorale : ED34 : Matériaux de Lyon

The growing demand for ceramic materials with increasingly complex shapes for biomedical engineering applications cannot be achieved via traditional ceramic processing techniques. Recently, increasing attention has been drawn to ceramic-based materials produced by the additive manufacturing method of direct ink writing (DIW); still, the current challenge remains the achievement of strong mechanical reliability. Hence, in its first chapter, this thesis examines the overall scenario of the DIW field, analyzing the outcomes of published studies, discussing the most innovative approaches and mechanical and biological improvement strategies. The second chapter provides a comprehensive rheological characterization of pastes encompassing an alumina- toughened zirconia (ATZ) powder, a deflocculant, a binder, deionized water and, in some cases, carbon nanofibers (CNFs). Printability tests were also conducted and the results were compared to established printability criteria/parameters (ф, K and FTI), which were found to be suitable for assessing printability with some limitations. Furthermore, a new criterion based on the recovery rate of the storage modulus was introduced, with the potential to predict printability with a single test. The third and last chapter developed DIW-filaments of the same ATZ composite with and without CNFs with the objective of enhancing mechanical properties by CNF orientation. Nozzle diameters of 200-840 µm were used and optimal debinding and sintering conditions were determined, using both Conventional Sintering (CS) and Spark Plasma Sintering (SPS) methods. Were determined: the fracture stress, fracture strain, Young's modulus and mechanical reliability (Weibull modulus). The addition of the CNFs hindered most of the mechanical properties because of their agglomeration. Printing with smaller nozzles improved the Young’s modulus, with ATZ filaments sintered by CS exhibiting transformation-induced plasticity, while those sintered by SPS didn’t. The mechanical properties obtained were comparable to or higher than those achieved through conventional ceramic processing techniques. Similarly, a good level of mechanical reliability was achieved.

Formation de voies adaptative et identification de microbulles pour l'imagerie par localisation ultrasonore

Doctorant : Alexandre CORAZZA

Laboratoire INSA : CREATIS
Ecole doctorale : ED160 : EEA

Caractériser le réseau vasculaire est essentiel pour diagnostiquer des pathologes liées à la structure vasculaire et au flux sanguin. Pour cela, l’imagerie par localisation ultrasonore (ILU) a récemment été élaborée. Son principe réside dans l’injection de microbulles (MBs) par voie veineuse. Des mesures ultrasonores (US) sont acquises au cours du temps. Des séquences d’images US sont construites à partir de celles-ci avec la méthode de formation de voies (FV) standard du Delay and Sum (DAS). Sur ces images, des points brillants en mouvement correspondant aux MBs peuvent être visualisés. L’ILU consiste à identifier les MBs, localiser avec précision leur centre et les suivre au cours du temps pour tracer la carte du réseau vasculaire avec une résolution de l’ordre de la dizaine de micromètre. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’influence de l’étape de FV sur les résultats de l’ILU. Cette interrogation est motivée par la capacité de méthodes de FV adaptatives à améliorer la résolution des images US, et/ou à atténuer les tissus biologiques et le bruit sur ces images, ce qui permettrait de faciliter l’identification des MBs. Les contributions s’inscrivent tout d’abord dans l’évaluation des méthodes de FV adaptatives dans le contexte de l’ILU, montrant une augmentation du nombre de MBs détectées sur des données in silico. Sur des données in vivo, il est montré que les méthodes d’identification des MBs de la littérature ne sont pas adaptées pour une comparaison équitable des méthodes de FV. Puis, une nouvelle méthode d’identification de MB basée sur la théorie de la décision est proposée. D’abord évaluée avec le DAS sur des données in vivo, cette méthode d’identification offre une amélioration de la complétion et de la résolution des cartes de réseau vasculaire. Enfin, en combinant cette méthode à la FV adaptative, des cartes du réseau vasculaire plus complètes peuvent être générées.

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Simulation de la diffusion de l'eau dans les tissus biologiques, application au tissu cardiaque

Doctorante : Yuhan JING

Laboratoire INSA : CREATIS
Ecole doctorale : ED205 : EDISS

Cardiovascular diseases remain one of the most serious health problems in the world, motivating research that deepens our understanding of the myocardial function. There are still large shadow areas in the understanding of the relationships between the mechanical function, hemodynamic/perfusion/diffusion/percolation/transfer rate and
the adaptive structural changes emerging in cardiac diseases (Cardiomyopathy, ischemia). To better understand the way the water molecules diffuse within the cardiac tissue, the Ph.D. will build a simulator able to mimic the motion of water molecules through both simple and realistic virtual 3D cardiac tissue models and will couple it to a Virtual
Magnetic Resonance Imaging device able to image the Diffusion (v_DMRI).

 

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Dosimetry for 177Lu and 90Y radionuclide therapies through imaging and Monte Carlo simulations

Doctorante : Laure VERGNAUD

Laboratoire INSA : CREATIS
Ecole doctorale : EDA160 : Électronique, Électrotechnique, Automatique

La radiothérapie interne vectorisée est un nouveau type de traitement contre le cancer qui consiste à injecter par intraveineuse un médicament radioactif qui va venir se fixer aux cellules tumorales, être internalisé et les détruire. Il est composé d’un radioisotope (ici le 177Lu) et d’un vecteur sélectionné selon le type de récepteurs sur-exprimés par les cellules tumorales. Ce traitement a démontré son efficacité pour les tumeurs neuroendocrines de l’intestin moyen, progressives et avancées (TNE) et pour les cancers de la prostate métastatiques résistants à la castration.
Cependant, les plans de traitement sont standardisés alors que des études ont montrées que les doses absorbées par les organes à risque et les tumeurs diffèrent d’un patient à un autre. Afin de pouvoir les personnaliser, il est donc nécessaire d’estimer les doses absorbées et de les mettre en regard avec les toxicités et l’efficacité du traitement comme cela est fait en radioembolisation (injection intra-hépatique de microsphères d’90Y).
La dosimétrie est réalisée à partir de la biodistribution du médicament au cours du temps obtenue grâce à une gamma caméra. Cependant, les nombres et les temps d’acquisitions sont conditionnés par les contraintes cliniques. C’est pourquoi, la première contribution a eu pour objectf de fournir un workflow dosimétrique s’adaptant au nombre d’acquisitions disponibles pour les thérapies au 177Lu-DOTATATE (TNE).
Plus récemment, les gamma caméras CZT ont permis de réduire les durées d’acquisition tout en conservant la qualité de l’image. Une seconde contribution a consisté à évaluer les performances quantitatives de ce type de caméra pour la dosimétrie au 177Lu avant de réaliser la dosimétrie des patients traités au 177Lu-PSMA (cancer de la prostate) dont les résultats préliminaires sont disponibles.
Enfin, l’impact de la correction du mouvement respiratoire sur la dosimétrie prédictive en radioembolisation a été évalué (3ième contribution).

 

Weakly-supervised learning for emboli characterization with Transcranial Doppler (TCD) monitoring

Doctorant : Yamil VINDAS-YASSINE

Laboratoire INSA : CREATIS

Ecole doctorale : ED160 : Electronique, Electrotechnique, Automatique

This thesis focuses on the classification and characterization of high intensity transient signals coming from portable transcranial Doppler (TCD) ultrasound devices. The main objective is to help clinicians identify solid and gaseous emboli from artifacts generated during TCD monitoring sessions. In fact, emboli are solid or gaseous particles that can circulate in the cerebral arteries, sometimes blocking them and causing ischemic stroke. However, the identification and classification of HITS between solid embolus, gaseous embolus, and artifacts is not evident and require important expert knowledge. Therefore, its detection, classification and characterization are key factors to improve patient management in healthcare centers. In this work, we propose deep learning models capable of doing an accurate classification between solid embolus, gaseous embolus, and artifacts, with limited memory and energy consumption. More precisely, for HITS classification, to our knowledge, our work is the only one proposing an in vivo classification of portable TCD HITS between solid embolus, gaseous embolus, and artifacts. The main contributions of this work are the following. Firstly, we proposed a semi-automatic data annotation method based on local quality metrics with controlled annotation error, allowing to quickly label a large dataset, using a small number of labeled samples [1, 2]. Secondly, we propose a hybrid guided and regularized multi- feature classification model allowing to accurately classify HITS, simultaneously taking advantage of the raw Doppler signal, and its time-frequency representation [3, 4]. Finally, we proposed new model compression techniques based on pruning and extreme quantization, allowing to reduce the memory requirements of the trained models, as well as the energy consumption. Finally, as we worked in close cooperation with Atys Medical, manufacturer of portable TCD devices, we were able to incorporate our developed models into their data management software.

 

Prédiction des parcours sous l'angle médico-économique : une approche basée sur l'intelligence artificielle

Doctorante : Alice MARTIN

Laboratoire INSA : DISP

Ecole doctorale : ED512 Informatique et mathématiques de Lyon

Les structures de santé rencontrent des difficultés structurelles dans l'organisation des soins et la prise en charge de leurs patients, notamment chroniques. Ces blocages sont multiples - prévalence croissante des maladies chroniques et vieillissement de la population, fracture territoriale dans l'accès aux soins, pression sur les coûts et l'efficience - et peuvent avoir un fort impact sur les perspectives de santé des populations. Les organisations, en particulier les hôpitaux, tentent de surmonter ces barrières en optimisant les parcours patients et de soins. Au sein de ces trajectoires, l'un des leviers d'efficience est de pouvoir comprendre quels aspects du profil d'un patient sont corrélés aux événements ayant un impact sur le recours et la consommation de soins, afin de pouvoir les anticiper.
Les récentes avancées technologiques en matière d'IA permettent d'étudier une grande variété de parcours et d'analyser un large panel de variables. Dans ces travaux, nous souhaitons représenter et analyser les parcours dans plusieurs contextes cliniques, en utilisant les données médico-économiques et de facturation comme proxy pour reconstruire la trajectoire individuelle d'un patient. L'objectif final est d'alléger les pressions opérationnelles sur les ressources hospitalières tout en améliorant le confort des soins et la qualité de la prise en charge.
Nous présentons deux études de cas : la prédiction du parcours d'une cohorte en vie réelle de patients atteints de troubles neurocognitifs et la prédiction des soins d'un hôpital à domicile en France. Nous avons décrit les trajectoires et étudié les principaux facteurs de variation en utilisant les caractéristiques cliniques des patients, y compris l'évolution de la maladie. Nous avons ensuite utilisé ces mêmes facteurs pour prédire la variation du parcours des patients. Notre méthodologie s'articule autour de deux étapes : l'identification de groupes médico-économiques de patients pertinents, par le biais d'un regroupement par exemple, puis la prédiction des soins requis au fil du temps. Notre modèle a permis de prédire les variations des parcours avec une précision allant de 60,5
% à 90 % selon les scénarios.

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Health care providers are experiencing difficulties in the organization of care and the management of their patients, particularly chronic ones. These block roads are multiple, including the increasing prevalence of chronic diseases and aging of the population, territorial divide in access to care, pressure on costs and efficiency - and can have a strong impact on the health prospects of populations. Healthcare organizations, particularly hospitals, are trying to overcome these difficulties by optimizing patient and care pathways as a whole. Within these trajectories, one of the levers for efficiency is to be able to understand which aspects of a patient's profile are correlated with the events that have an impact on the use and consumption of care, so that they can be anticipated. Recent technological advances in AI make it possible to study a wide variety of care pathways and to analyze a broad range of variables. In this work, we want to represent and analyze the pathways in several clinical contexts, using billing and medico-economic data as a proxy to reconstruct the individual trajectory of a patient. The ultimate goal is to relieve the operational pressures on hospital resources while improving the comfort of patient care.
We present two case studies: journey prediction from a real-life cohort of patients with neurocognitive disorders and care prediction from a homecare hospital in France. We portrayed the trajectories and investigated the main drivers of variation using patient clinical characteristics including disease progression. We then used the same drivers to predict patient journey variation. Our methodology was built on two steps: identifying relevant medico-economical groups of patients, through clustering for example – then predicting the variation of care required through time. Our model allowed to predict patient journey variation with an accuracy ranging from of 60.5% to 90% depending on scenarios.
 

Alors que les moteurs des voitures et des camions sont devenus de plus en plus silencieux, la principale source de bruit de la circulation émane particulièrement du frottement des pneus contre la chaussée. Dans les zones périurbaines, ce bruit représente une gêne quotidienne considérable pour les habitants. Dans le cadre du projet intitulé « LEON-T » (Low particule Emissions and lOw Noise), un consortium composé de partenaires académiques et universitaires européens souhaite formuler des recommandations pour atténuer les risques potentiels causés par le bruit sur la santé cardiovasculaire. Le Laboratoire Vibration Acoustique (LVA) a apporté son expertise scientifique en matière de mesure acoustique. 

Du bruit et des maladies
Selon une étude sur le bruit social menée par l’Ademe en 2021, le trafic routier représenterait plus de la moitié (51.8 %) du coût social annuel du bruit en France, soit l’équivalent de 106,4 milliards d’euros. « Le problème du bruit social n’est pas annexe. Beaucoup de personnes en souffrent quotidiennement, notamment les habitants en zone périurbaine où les véhicules roulent à des vitesses intermédiaires », introduit Etienne Parizet, enseignant-chercheur au LVA.
Et si le bruit pose tant de problème, c’est parce qu’il perturbe le sommeil, entraînant potentiellement des problèmes de santé cardiovasculaires. « C’est ce que s’appliquent à montrer nos collègues de l’Université de Göteborg, en Suède. En mesurant la qualité du sommeil auprès d’un échantillon de participants et en relevant des caractéristiques physiologiques et sensibles, ils s’apprêtent à déterminer les réels impacts du trafic routier sur le sommeil. Pour réaliser ces phases de tests en situations sonores contrôlées et déterminer les paramètres du timbre à inclure dans leur expérience, ils se sont tournés vers le LVA. »

Le trafic routier représenterait plus de la moitié (51.8 %) du coût social annuel du bruit en France,
soit l’équivalent de 106,4 milliards d’euros (Source : Coût social du bruit en France, Ademe)

 
Le trafic routier qui murmurait aux oreilles des habitations
Ainsi, le groupe de recherche sur l’environnement sonore et la santé de l’Université de Göteborg a confié l’étude de l’appréciation des bruits de pneus à l’expertise du LVA. Dans l’enceinte du laboratoire d’acoustique villeurbannais, Etienne Parizet et Thibault Marin-Cudraz (post-doctorant) ont disséqué différents enregistrements de passages de poids lourds. « Il s’agissait d’identifier les paramètres du bruit à faire évoluer. Dans un timbre, il y a plusieurs dimensions possibles : le son peut-être plus impulsionnel, plus grave, plus régulier… ».
À l’étude des enregistrements, l’équipe note une palette de sons assez riches. La présence d’une tonalité se détache particulièrement : une fréquence pure sur laquelle les chercheurs se sont concentrés. « Après avoir synthétisé les paramètres importants du bruit, nous avons simulé une façade, pour imiter les conditions dans lesquelles un riverain pourrait le percevoir chez lui. Grâce à un échantillon de volontaires auprès desquels nous avons mesuré la gêne, il s’est avéré que l’intensité du bruit jouait, mais que la présence de la fréquence pure contribuait de façon égale, à la gêne liée aux bruits routiers. Il s’avère que cette fréquence est émise par les pneus de poids lourds. »

Bruit de passage 1 : sans la fréquence pure

Bruit de passage 2 : avec la fréquence pure

Pneus et santé : le projet LEON-T
Si le bruit émis par les pneus de véhicules de tourisme reste aujourd’hui cadré par une règlementation et un étiquetage précis, les acteurs du projet LEON-T ont pour objectif de protéger un peu plus la santé des populations. « La règlementation ne fixe que des valeurs cibles sur le niveau de bruit global. Or, avec nos expériences, il s’avère que la fréquence pure dont je parlais plus haut, est aussi un facteur de gêne aussi important que l’intensité du bruit global. Avec les résultats de recherche de nos collègues suédois qui qualifieront ces effets sur la qualité du sommeil, nous espérons pouvoir faire évoluer les règlementations et prendre en compte ce paramètre qui n’était pas contrôlé jusque-là. En parallèle, le projet LEON-T s’intéresse également aux émissions de particules des pneumatiques, dues aux frottements du pneu sur la chaussée », conclut Etienne Parizet. 

 

Modélisation et simulation de la captation des acides gras alimentaires à longue chaîne et de leur re-synthèse en triglycérides au sein des entérocytes

Doctorante : Julie ETIENNE

Laboratoire INSA : CarMeN (équipe DO-IT) / Inria (équipe Beagle)

Ecole doctorale : ED205 : Ecole doctorale interdisciplinaire sciences-santé

L’absorption des acides gras alimentaires est une étape clé de la santé cardio- métabolique. Toutefois, les mécanismes moléculaires de leur captation par les entérocytes, cellules absorptives de l’intestin, demeurent mal compris. Cette thèse propose une approche de modélisation des premières étapes de l’absorption intestinale des acides gras à longue chaîne.
Le premier chapitre recense les données quantitatives et les modèles mathématiques de la littérature en lien avec la captation intestinale des acides gras à longue chaîne, leur transport jusqu’au réticulum endoplasmique et leur ré-estérification en triglycérides.
Le second chapitre propose un modèle quantitatif et mécanistique de la captation intestinale des acides gras à longue chaîne, prenant en compte leur hydrophobie et leur sensibilité au pH. Ce système d’équations différentielles ordinaires retranscrit la diffusion passive et différents modules (transport actif, protéines de liaison aux acides gras (FABP), métabolisme intracellulaire), tour à tour retirés du système pour simuler un knockout de gène. Ce modèle a été ajusté sur neuf jeux de données expérimentales publiées. Les simulations montrent que le métabolisme intracellulaire est critique pour assurer une absorption totale à l’échelle des heures. Enlever FABP du système ralentit l’absorption de plusieurs centaines d’heures sans empêcher une absorption totale. A l’échelle de la seconde ou minute, le transport actif est requis pour ajuster le modèle aux données. Quantifier les flux montre que le modèle peut adopter deux dynamiques lors des ajustements. Dans la dynamique « physiologique », les acides gras sont captés puis métabolisés. Dans la dynamique « anormale », les acides gras entrent par transport actif et ressortent par diffusion passive.
Le troisième chapitre décrit une modélisation préliminaire de la ré-estérification des acides gras en triglycérides via la voie des 2-monoglycérides, considérée comme majoritaire dans les entérocytes.
Ensemble, ces résultats fondent les bases d’un modèle quantitatif de l’entérocyte pour le trafic des acides gras.

Sondes et capteurs de champs électromagnétiques à liaisons optiques pour la sécurité en IRM

Doctorant : Paul NOBRE

Laboratoire INSA : CREATIS

Ecole doctorale : ED205 : Ecole doctorale interdisciplinaire sciences-santé

L’imagerie par résonance magnétique est une méthode d’imagerie non-invasive et présentant peu de risque mais qui nécessite néanmoins des précautions. Ainsi, les conditions qui permettent d’assurer la sécurité du patient restreignent ou contraignent l’accès de porteurs d’implants et limitent certaines applications, comme l’imagerie endoluminale. Le champ magnétique radiofréquence impulsionnel peut induire des effets dans les éléments conducteurs qui constituent ou relient le capteur et augmenter localement le dépôt d’énergie dans les tissus. Or, l’imagerie endoluminale permettrait par exemple d’améliorer la prise en charge des malades atteints d’un cancer colorectal par l’analyse pariétale de l’intestin. Dans ce contexte, l’objectif principal de la thèse est d’évaluer la faisabilité de la transmission optique du signal RMN pour remplacer les câbles coaxiaux. La conversion électrooptique étudiée est la modulation d’état de la polarisation, qui présente l’avantage d’être passive. La principale difficulté identifiée est de conserver le rapport signal sur bruit du signal dans un environnement et des contraintes à la fois compatible avec l’IRM et les conditions endoluminales. L’étude des sources de bruit a permis dans un premier temps de proposer une configuration optique fournissant, sans les contraintes endoluminales, une image similaire à la transmission galvanique et conduisant à des pistes d’amélioration quantifiables pour une extension à l’endoluminal pour s’affranchir des risques liés à la présence d’une connexion galvanique. Un deuxième axe de recherche concerne l’estimation directe du champ électrique et la validation des sondes optiques de champ électrique Kapteos pour les mesures de débit d’absorption spécifique (DAS) en IRM. Le DAS est une donnée clef pour garantir la sécurité du patient, et les méthodes prédictives numériques doivent être corrélées à des mesures in-situ. Des mesures ont été réalisés à 7 et 11,7T dans des fantômes calibrés, démontrant l’absence de perturbation introduite par la sonde et l’intérêt des mesures locales et vectorielles du champ électrique.

« C’est une crise dans la crise, un déni dans le déni ». L’érosion de la biodiversité est souvent mise au second plan lorsque l’urgence climatique est abordée. Pourtant intimement liée à la santé et à la nutrition de l’Homme, la santé des écosystèmes est indispensable à la vie de l’Homme sur la planète.

Cette thématique, les enseignants engagés dans l’évolution de la formation d’ingénieur INSA l’ont prise à bras-le-corps. Mais comment faire de la place au vivant dans une école régie principalement par les sciences dures ? Pourquoi former les futurs ingénieurs à ces enjeux ? Est-il possible de faire comprendre les bases de cette biochimie et du réseau d’interactions que constitue la multitude des espèces de nos écosystèmes dont notre développement dépend ? Hubert Charles, enseignant-chercheur et animateur du groupe de travail dédié, apporte des éléments de réponse.

Il y a un exercice que l'enseignant-chercheur aime proposer à ses élèves ingénieurs pour travailler sur la relation entre l’Homme et la nature. « Je les invite à s’imaginer dans une situation tout à fait caricaturale de la vie urbaine, comme une soirée foot et pizza devant la télévision. Je leur demande de dresser une liste de tous les écosystèmes nécessaires pour les besoins de la soirée. Beaucoup de matériaux sont issus de la nature : le cuir du canapé, le bois de la table basse, les pommes de terre et l’huile qui ont servi à faire les frites, les levures pour faire la bière, les forêts qui absorberont le carbone de la retransmission du match, etc. ! Si l’exercice prête à sourire, il n’en est pas moins efficace pour faire prendre conscience de la dépendance de l’être humain au reste du vivant. Match de foot ou pas, nous sommes tous des éléments des écosystèmes redevables des services de la nature pour vivre et exercer nos activités favorites », introduit Hubert Charles.

L’Homme est une espèce ingénieure. Comme le castor qui fabrique des barrages sur la rivière pour conserver de l’eau et protéger son gîte contre les prédateurs, l’être humain modifie son environnement pour son développement depuis le Néolithique. Maintenant, ses capacités de perturbations dépassent largement celles des autres espèces de la planète. « Ainsi, pour les plus urbains d’entre nous, nous avons complètement rompu les liens Homme – nature et perdu la conscience de nos dépendances aux écosystèmes. Dans nos environnements de vie artificiels et contrôlés, ce dualisme nature-culture est exacerbé. Pourtant, 40 % de l’économie de cette vie artificielle repose sur les écosystèmes ».

Au sein du chantier de l’évolution de la formation des ingénieurs INSA, le groupe de travail dédié aux « enjeux du vivant » a fait de ce lien entre nature et culture, une notion fondamentale à inculquer aux étudiants. « C’est un sujet qui implique de nombreux impacts sociaux et philosophiques et une montée en compétences en biologie des élèves et du corps enseignant. Dans les années 50, on s’est construit une vision écopaternaliste, considérant que toute nature qui ne serait pas dressée et contenue par l’homme n’aurait pas de valeur. C’est une vision issue de l’après-guerre, arrivée avec la mécanisation et les pesticides dans l’agriculture. On a cru qu’on pourrait dompter la nature avec des champs de monoculture et avec la technologie. Aujourd’hui, on se rend compte que cette agriculture industrielle rend nos champs improductifs et infertiles. Les questions que l’on veut adresser à nos étudiants sont : quelle est la valeur de cette nature dite « sauvage » ? Pourquoi et comment la soigner ? », poursuit l’animateur et scientifique.

Trop souvent polarisée sur les enjeux climatiques, la crise de l’érosion de la biodiversité menace la vie de l’Homme sur la planète et selon l’IPBES¹, il existe 5 causes principales à cette crise : la destruction des habitats, la surexploitation des ressources, le changement climatique, la pollution et les espèces envahissantes. « Le changement d’usage des sols en est l'une des causes majeures. L’urbanisation, l’industrialisation et l’agriculture intensive ont dégradé la terre nourricière, garante d’un air pur et d’un sol fertile. Par ailleurs, des maladies de société liées à la dégradation de l’écosystème terre sont apparues telles que les cancers, les maladies cardio-vasculaires, les maladies respiratoires liées aux pollutions, et les épidémies… Elles sont les signaux faibles de l’urgence écologique, car il est illusoire de vouloir soigner l’Homme sans soigner l’écosystème : sans écosystèmes en bonne santé, pas d’êtres humains en bonne santé. C’est le principe de santé globale », poursuit l’enseignant.

C’est à cette interface entre biologie et sciences humaines que s’inscrit la réflexion de l’évolution de la formation des ingénieurs INSA sur les enjeux du vivant autour de quatre thèmes : la biodiversité, la santé, l’alimentation et la relation Homme-nature. Les futurs ingénieurs doivent comprendre que tout animal, n’existe pas en tant que tel. « L’homme notamment est un écosystème à part entière. Il ne survit que grâce aux relations qu’il entretient avec les microorganismes qui le colonisent et avec les autres espèces de l’écosystème dans lequel il vit ». 

Initier les élèves ingénieurs aux enjeux du vivant est donc une étape clé dans la compréhension globale de l’urgence écologique. En reconnectant l’ingénieur INSA à la réalité de la nature, on lui permet d’avoir le recul nécessaire pour repenser la technologie et d’en réduire son impact sur le vivant. « Si nous voulons former des ingénieurs humanistes, il est de notre devoir d’enseignants de transmettre les bonnes valeurs du développement humain. Et quand je parle de développement, je parle d’amélioration de la qualité de vie et non pas forcément de l’extension de la colonisation de la planète. Il ne faut pas oublier que l’Humanité n’a que 500 000 ans. Parmi toutes les espèces de la planète, l’espèce humaine est très jeune et elle est la seule autant responsable que menacée. Tenter de faire perdurer l’espèce humaine durablement me paraît donc légitime. Pour cela, nous avons besoin de notre capacité à œuvrer collectivement, mais aussi de réaliser une transition technologique pour accéder à la durabilité à l’échelle du vivant. »

Ainsi, le travail collégial réalisé par le groupe de travail a permis de définir les éléments d’un programme pédagogique sur 5 ans ; objectifs dont les enseignants devront s’emparer pour les appliquer dans les départements de spécialité de la formation. « Nous avons initié ce travail au FIMI² en première année au sein de l’équipe ETRE (Enjeux de la TRansition Écologique) avec un cours de 3h sur le concept de santé globale. En deuxième année à partir de l’année prochaine, nous sortirons de la salle de cours, sur le campus, observer les réseaux de pollinisateurs, la formation du sol, les espèces invasives, les aménagements du territoire et de l’espace naturel pour observer les écosystèmes et mesurer les impacts de l’homme. »

S’il reste encore beaucoup à faire comme le prévient Hubert Charles, ce petit pas est prometteur pour amener à la transition technologique nécessaire pour permettre une durabilité de notre développement à l’échelle du vivant et non à l’échelle temporelle de notre économie. « Faire évoluer la formation de l’ingénieur vers une réelle prise en compte du vivant est indispensable : la crise de la biodiversité ne résulte pas seulement de choix humains et de pratiques techniques, mais aussi de valeurs sur lesquelles s’est fondée notre modernité. C’est là toute la complexité du sujet. »

 

 

 

[1] :  IPBES - Rapport de l’évaluation mondiale de la biodiversité et des services écosystémiques - Résumé à l’intention des décideurs
[2] Formation Initiale aux Métiers d'Ingénieur