Avant même d’obtenir son baccalauréat, Ellen Roche, professeure au MIT et ingénieure biomédicale, acquérait déjà une expérience précieuse dans l’industrie des dispositifs médicaux. Lors de sa troisième année à l’Université nationale d’Irlande à Galway, elle a participé à un programme de génie biomédical où les étudiants travaillaient dans des entreprises développant de nouveaux dispositifs pour les soins aux patients.
« J’ai travaillé sur des implants cardiovasculaires pendant mon stage et j’ai adoré », déclare Roche, professeure agrégée à l’Institut d’ingénierie médicale et des sciences (IMES) et au Département de génie mécanique du MIT. « Mes premières expériences dans l’industrie des dispositifs médicaux ont été très marquantes, car elles m’ont montré le processus complexe allant de la conception en laboratoire au développement d’un dispositif testé et fiable, prêt à être implanté chez un humain. »
Lors de ses études supérieures, un programme similaire a conduit Roche chez Mednova Ltd. à Galway, puis chez sa société sœur, Abbott Vascular en Californie, pour un séjour initial de six mois. Elle a tellement apprécié son travail qu’elle y est restée trois ans et demi. Chez Mednova et Abbott, elle a travaillé sur un filtre pour l’artère carotide conçu pour prévenir les accidents vasculaires cérébraux lors de l’implantation d’un stent. Elle a également étudié le revêtement de certaines parties des stents avec des médicaments pour empêcher l’occlusion des artères.
Roche, qui a obtenu son mandat au MIT en juillet 2023, dirige le laboratoire de conception et de développement de technologies thérapeutiques. Ce laboratoire intègre la robotique douce, des méthodes de fabrication avancées et des outils d’analyse informatique pour développer de nouveaux dispositifs aidant à guérir le cœur, les poumons et d’autres tissus. Certains dispositifs conçus par son équipe sont destinés à être implantés chez des patients, comme un ventilateur robotique souple, tandis que d’autres, comme une réplique imprimée en 3D du cœur d’un patient, facilitent la recherche et les tests d’autres thérapies.
Elle encourage ses étudiants à collaborer et à être flexibles, tout en acquérant une expérience dans l’industrie pendant leurs études. Elle leur conseille : « Soyez ouverts aux bonnes opportunités, travaillez avec des personnes partageant les mêmes idées et travaillez dur, mais réadaptez-vous lorsque nécessaire. »
« Il y a tellement de choses qu’il est difficile d’imaginer avant d’avoir passé du temps dans l’industrie, y compris les soumissions réglementaires, le contrôle qualité, les études cliniques, les considérations de fabrication, la stérilisation, la fiabilité, l’emballage, l’étiquetage, la distribution et les ventes. C’est vraiment un effort concerté de nombreuses équipes possédant de nombreuses compétences pour amener un appareil aux premières études chez l’homme », explique Roche. « Cela dit, c’est l’un des plus gratifiants. »
Née à Galway, fille d’un père ingénieur civil et d’une mère radiologue, Roche a toujours aimé les mathématiques, les sciences et la construction, et a également été attirée par la médecine. Elle dit avoir choisi le génie biomédical en raison de sa nature interdisciplinaire et de son potentiel d’impact sur la société.
Roche dit que sa mère a eu une « énorme influence » sur ses choix de carrière.
« Elle m’a amenée à l’hôpital pour rencontrer des personnes utilisant divers dispositifs médicaux et m’a présentée à l’un de mes mentors dans l’industrie », dit-elle. « Elle avait appris toute seule, car l’école de filles locale qu’elle fréquentait n’enseignait pas les mathématiques avancées (ou spécialisées). »
Après avoir travaillé chez Abbott, Roche a découvert qu’elle souhaitait élargir ses études et apprendre de nouvelles technologies pouvant être appliquées aux dispositifs médicaux. Elle est retournée à l’école et s’est inscrite à un programme de maîtrise en bio-ingénierie au Trinity College de Dublin. Pendant ses études, elle a également travaillé chez Medtronic, où elle a contribué au développement d’une valve de remplacement pour l’aorte, un processus qu’elle a eu la chance d’expérimenter personnellement.
Elle a également étudié la médecine au Royal College of Surgeons en Irlande avant de recevoir la bourse Fulbright pour poursuivre son doctorat.
« Recevoir le prix Fulbright pour la science et la technologie a renforcé mes projets de poursuivre des études supérieures aux États-Unis », dit-elle. Elle a choisi comme directeurs de thèse David Mooney, professeur de bio-ingénierie, et Conor Walsh, professeur d’ingénierie et de sciences appliquées à l’Université Harvard. « Ils m’ont (et le sont toujours) énormément soutenue dans mon développement personnel et professionnel », dit-elle.
Roche a travaillé sur plusieurs dispositifs médicaux, notamment un ventilateur souple et implantable, un mécanisme empêchant l’accumulation de tissu cicatriciel, et un cœur robotique créé par impression 3D. Pour le cœur robotique, Roche et son équipe commencent par une IRM du cœur d’un patient et, à l’aide d’un matériau souple, impriment une réplique du cœur correspondant à l’anatomie, y compris les éventuels défauts. Avec un modèle aussi réaliste, les chercheurs peuvent appliquer différents traitements, comme des valves prothétiques ou d’autres dispositifs implantables, afin de les tester et d’en apprendre davantage sur la biomécanique impliquée.
« Nous pouvons examiner différents appareils et régler le cœur, en fonction de ce que nous essayons de tester », a déclaré Roche dans le podcast « Curiosity Unbounded » avec la présidente du MIT, Sally Kornbluth.
Le cœur imprimé en 3D et d’autres simulateurs médicaux sur lesquels Roche a travaillé facilitent et améliorent grandement les tests des interventions sur les patients – et pourraient un jour être utilisés comme dispositifs implantables chez l’homme.
« Vous pouvez imaginer que les personnes en phase terminale d’insuffisance cardiaque, qui attendent une greffe et qui figurent sur ces longues listes, pourraient en fait avoir un cœur imprimé, entièrement synthétique et battant », a déclaré Roche à Kornbluth.
Le travail de Roche a remporté de nombreux prix, dont un prix CAREER de la National Science Foundation en 2019, et renforce son esprit d’entreprise. Sa startup de dispositifs médicaux, Spheric Bio, qui développe un implant cardiaque mini-invasif visant à prévenir les accidents vasculaires cérébraux, a remporté le Grand Prix de l’Initiative des fondateurs de la faculté en 2022 et le Lab Central Ignite Golden Ticket, qui soutient les fondateurs de startups issus de groupes traditionnellement sous-représentés en biotechnologie.
Parallèlement, dans le cadre d’une double nomination en génie mécanique et médical, Roche a remporté le prix de mentorat Thomas McMahon en 2020, qui récompense chaque année une personne qui « par la chaleur de sa personnalité, inspire et nourrit » les étudiants du [Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology] dans leur croissance scientifique et personnelle. Elle a également reçu le prix Harold E. Edgerton pour l’excellence du corps professoral en 2023, en reconnaissance de son enseignement, de sa recherche et de ses services exceptionnels.
Les avancées actuelles en matière de recherche qui passionnent le plus Roche incluent des traitements et des dispositifs personnalisés pour être spécifiques au patient, comme les essais in silico et les jumeaux numériques où les approches informatiques peuvent faciliter l’investigation de diverses interventions et la prédiction de leurs résultats.
Les recherches croissantes de Roche sur les simulateurs physiques biorobotiques et les modèles informatiques ont suscité l’intérêt de l’industrie et des équipes cliniques. Elle a récemment été contactée par un hôpital local pour construire des modèles permettant de former les chirurgiens cardiaques sur la manière de sélectionner la pompe ou le dispositif d’assistance ventriculaire à utiliser en fonction du cas particulier d’un patient. Les modèles permettent aux chirurgiens d’explorer l’efficacité des dispositifs d’assistance au travail.
Roche a trois jeunes filles, qu’elle amène souvent au travail, où « elles aiment l’environnement, les étudiants et le laboratoire », dit-elle.
Malgré son emploi du temps chargé, elle trouve également le temps de faire des triathlons, de voyager et de goûter à certaines bières locales de la Nouvelle-Angleterre. Elle envisage actuellement de participer à un triathlon avec ses deux co-directeurs de doctorat, Mooney et Walsh. Heureusement, elle dit qu’elle réfléchit de son mieux en courant, en faisant du vélo ou en nageant – ou tard dans la nuit.
Active et prospère dans de nombreux domaines, Roche donne des conseils simples mais puissants à ses étudiants qui souhaitent avoir un impact sur le monde : « Trouvez un moyen de combiner ce que vous aimez, ce dans quoi vous êtes doué et ce qui aidera les autres. »
