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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Sophie Lerouge


PLAN DE COURS

Hiver 2026
GTS620 : Biomatériaux pour dispositifs médicaux (3 crédits)


Préalables
Aucun préalable requis.



Description du cours
Au terme de ce cours, l’étudiant aura appris à faire la sélection adéquate du matériau à utiliser comme composant d’un dispositif médical (prothèse, implant, greffe vasculaire, etc.). Il aura vu les biomatériaux sous un aspect pluridisciplinaire impliquant l’analyse de leurs propriétés mécaniques et physicochimiques en interface avec la biologie et la médecine.

Introduction à la science des matériaux. Propriétés mécaniques, propriétés physiques et propriétés chimiques. Biocompatibilité des matériaux. Dégradation des biomatériaux en service. Sélection des biomatériaux pour les dispositifs médicaux. Principales applications des biomatériaux en cardiologie, chirurgie thoracique et chirurgie orthopédique.

Travaux pratiques basés sur des études de cas. Séances de laboratoire axées sur la caractérisation mécanique comparative des biomatériaux d’origine artificielle et naturelle.



Stratégies pédagogiques
  • 39 heures d'enseignement magistral (13 semaines à 3 heures par semaine);
  • 24 heures de travaux dirigés qui se composent de :
    • 4 heures de laboratoires (2 séances de TP de 2 heures) portant sur les essais de caractérisation des tissus biologiques et des biomatériaux de remplacement.
    • 16 heures de travaux dirigés incluant : a) deux visites (un centre de recherche en milieu industriel (IMI) et une entreprise); b) deux séances de travaux dirigés consistant à des exercices de préparation aux examens; c) une séance de formation sur la recherche bibliographique, et trois séances encadrées dédiées au projet de session.
    • 2 heures de présentation des projets de session réalisés en équipe.
    • 2 heures de contrôle (intra) qui aura lieu lors de la période attribuée aux activités dirigées.
  • Un examen final

Chaque étudiant doit consacrer environ 3 h/semaine de travail personnel pour réviser la théorie, rédiger les rapports de laboratoire et réaliser le projet de session qui sera l’objet d’un rapport écrit et d’une soutenance orale.




Informations concernant l’agrément du BCAPG
Ce cours compte 59,8 unités d'agrément réparties comme suit :

Catégories de UA Nombre Proportion Matière(s) traitée(s)
Sciences naturelles 15 UA 25,08 %
Science du génie 30 UA 50,17 %
Conception Ingénierie 14,8 UA 24,75 %






Utilisation d’appareils électroniques

Plusieurs appareils seront utilisés dans le cadre des laboratoires. Une machine d’essai de traction (MACH-1)(Labo 1) et un goniomètre pour la mesure d’angle de contact (Labo 2) que les étudiants utiliseront pour déterminer l’angle de contact et l’énergie de surface des biomatériaux, à l’aide de courbe et de régression linéaire sur  logiciel de type Excel. Lors des visites, ils pourront également observer plusieurs équipements de pointe en fabrication des matériaux.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 10:30 - 12:30 Travaux pratiques et laboratoire
Mercredi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées du personnel enseignant le cours
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Sophie Lerouge Activité de cours sophie.lerouge@etsmtl.ca A-1832
01 Travaux pratiques et laboratoire
01 Sophie Lerouge Travaux pratiques et laboratoire sophie.lerouge@etsmtl.ca A-1832



Cours

GTS620 CALENDRIER H2026

COURS : mercredi 13h30-17h (D-4025)  ;TP/Labo : mardi 10h30-12h30 (D-5023)

§ Ce sigle signale la remise d’un document par les étudiants

Sem

Mardi

Mercredi

I

06 janv.

Pas de TP

07 janv.

Cours 1 : Introduction aux biomatériaux (Projet de session : choix du sujet et formation des équipes

2

13 janv.

 TP1- Recherche bibliographique pour le projet

14 janv.

Cours 2 : Propriétés et caractérisation des tissus biologiques

3

20 janv.

TP 2 : Cahier des charges d’un dispositif médical

§ Projet remise recherche biblio

21 janv.

Cours 3 : Biomatériaux métalliques

4

27 janvier (au CRCHUM, 900 St Denis)

TP3 : Labo 1 : Caractérisation des artères biologiques et synthétiques

28 janv.

Cours 4 : Biomatériaux céramiques

5

3 fév.

TP4 : Visite du CNRC

4 fév.

Cours 5 : Biomatériaux polymériques (I)

6

10 fév.

TP5 : Travail en groupe sur le projet

§ Remise labo 1

11 fév.

Cours 6 : Biomatériaux polymères (suite) et méthodes de fabrication

7

17 fév.

TP6 : Choix des matériaux et exercices de préparation à l’intra

18 fév.

Cours 7 : Introduction à la biocompatibilité (virtuel préenregistré)

8

24 fév.

TP 7 : Examen intra

25 fév.

Cours 8 : Biocompatibilité

 

2-6 mars : Relâche

Pas de TP

Relâche

Pas de cours

10

10 mars

TP 8 : Labo 2 (1) : mesure d’angle de contact et énergie de surface

§ Projet remise version 1 du cahier des charges

11 mars

Cours 9 : Biomatériaux pour applications cardiovasculaires / hémocompatibilité

 

11

17 mars

TP 9 : Retour sur cahier des charges et travail sur le projet)

18 mars

Cours 10 : Dégradation des biomatériaux

12

24 mars :

 Cours 11 : Normes et régulations

25 mars

Cours 12 : Stérilisation, enjeux et défis des biomatériaux 

13

31 mars

TP 10 : Visite de Cryocath/Covidien

§Projet : remise du cahier des charges final

1 avril

Pas de cours

14

7 avril

Pas de TP

8 avril

TP11 : Travail encadré sur le projet de session

 

14 avril

TP12 :  Exercices de préparation à l’examen final

15 avril

Cours 13 : § Présentations projets


Contenu de chaque session de cours :

  1. Introduction (Plan de cours, objectifs et travaux. Formation des équipes et choix des projets. Rappel des notions de base en mécanique et en matériaux. Principales définitions, classification des biomatériaux, propriétés de service, interactions matériau - milieu biologique.
  2. Propriétés et caractérisation des matériaux biologiques et artificiels (éléments constitutifs des matériaux biologiques (, etc.); relations entre la structure et les propriétés de tissus biologiques; tissus minéralisés, mous, élastiques; caractérisation des tissus biologiques, anisotropie/isotropie…).
  3. Biomatériaux métalliques (structure des métaux, classification, principaux biomatériaux métalliques, propriétés, caractérisation et applications principales).
  4. Biomatériaux céramiques (structure, composition, fabrication, frittage, concept de biomatériaux inertes/bioactifs, bioverres, applications principales).
  5. Biomatériaux polymériques (propriétés de service de polymères, réactions de polymérisation, matériaux thermoplastiques et thermodurcissables, élastomères, principaux biomatériaux polymériques, biodégradabilité, exemples d’applications).
  6. Biomatériaux polymériques (suite) et procédés de fabrication.
  7. Biomatériaux naturels et interactions biomatériaux/organisme (cellules et matrice extracellulaire et leurs interactions, biomatériaux naturels, biomimétisme; exemples d’applications).
  8. Biocompatibilité (introduction aux systèmes et étapes de la guérison tissulaire, infection, principales réactions adverses (cytotoxicité, cancérogenicité, mutagénicité...), principaux essais de biocompatibilité, normes ISO 10993).
  9. Biomatériaux pour les applications cardiovasculaires (éléments figurés et non figurés du sang, systèmes de coagulation et fibrinolyse, hémocompatibilité, hémolyse, principaux biomatériaux et implants pour applications cardiovasculaires et leurs défis particuliers).
  10. Dégradation des biomatériaux en service (corrosion, usure, érosion, vieillissement, dissolution, oxydation, biodégradation… et leurs conséquences).
  11. Normes et régulations (standards et réglementations nationales visant les dispositifs biomédicaux : Canada, États-Unis, Europe; lignes directrices pour la conception, le contrôle de qualité et l’utilisation des dispositifs biomédicaux).
  12. Stérilisation et autres enjeux reliés aux biomatériaux (de la conception à la vente, exemples pratiques, introduction à l’ingénierie tissulaire…).

 

 




Laboratoires et travaux pratiques

a. Contenu des laboratoires

Les séances d’expérimentations permettent d’intégrer des notions sur les propriétés mécaniques et physico-chimiques des biomatériaux. Les étudiants travailleront en groupe et devront remettre un rapport de laboratoire par groupe.

LABO 1 : « CARACTÉRISATION des artères biologiques et synthétiques »

Objectifs : Familiariser l’étudiant avec les comportements mécaniques particuliers des tissus biologiques. Comprendre les différences entre contraintes d’ingénierie et contraintes réelles, et entre déformations d’ingénierie et déformations logarithmiques. Comprendre les différences mécaniques entre un tissu biologique et un tissu synthétique. Effectuer des recherches dans la littérature scientifique et faire des liens avec les résultats obtenus.

 

LABO 2 « MOUILLABILITÉ ET ÉNERGIE DE SURFACE DES BIOMATÉRIAUX » : le labo 2 ne sera pas évalué et noté

Objectif : Introduire les concepts de mouillabilité et d’énergie de surface des matériaux, et comprendre comment elles peuvent être modifiées par les techniques de modifications de surface ou de stérilisation. Faire connaissance avec une des techniques les plus utilisées dans le domaine des biomatériaux, soit la goniométrie d’angle de contact.

 

b. Projet de session

Durant la session, les étudiants auront un travail personnel à réaliser, consistant à analyser un dispositif médical existant et déjà approuvé par la Food and Drug Administration (FDA, US).

Le projet de session a pour but de mettre en application et synthétiser les connaissances acquises durant le cours, apprendre à créer un cahier des charges et apprendre à rechercher des informations complémentaires par eux-mêmes. Les étudiants seront aidés dans cette démarche par 3 séances de travaux dirigés, une sur la recherche bibliographique (et présentation des références dans un texte), une sur le cahier des charges et l’autre sur la rédaction du projet. Ce projet de session a également pour but d’apprendre à travailler en équipe multidisciplinaire, souvent requise dans ce domaine. Les étudiants devront présenter leur projet devant leurs pairs.

Plus de détails se trouvent dans le document « projet de session ».




Utilisation d'outils d'ingénierie

Plusieurs appareils seront utilisés dans le cadre des laboratoires. Une machine d’essai de traction (Mach-1)(Labo 1) et un goniomètre pour la mesure d’angle de contact (Labo 2) que les étudiants utiliseront pour déterminer l’angle de contact et l’énergie de surface des biomatériaux, à l’aide de courbe et de régression linéaire sur  logiciel de type Excel. Les étudiants seront aussi amenés à utiliser les bases de données sur les matériaux, notamment la base de données ASM International Material for Medical Device Database. Lors des visites, ils pourront également observer plusieurs équipements de pointe en fabrication des matériaux.




Évaluation


Informations additionnelles :

Activités

Description

%

Examen intra de 2 h

 

25 %

Laboratoire

 Seul le laboratoire 1 sera évalué et noté (par groupe de 3)

10 %

Cahier des charges

du projet de session (par groupe de 3)

 15 %

Projet

Présentation orale du projet de session (évaluation personnelle)

20 %

Examen final (3 h)

Semaine des examens finaux

30 %




Seuil de passage pour les éléments à caractère individuel

Note minimale : 50



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 24 février 2026



Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

10 % par jour de retard.




Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).




Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par la personne enseignante du cours ou la personne coordonnatrice dans le cas des stages.



Documentation obligatoire

N/A




Ouvrages de références

Référence conseillée

  • J.S. Temenoff, A.G. Mikos, Biomaterials: The Intersection of Biology and Materials Science, Prentice Hall, 2008. (à la bibliothèque et en vente à la COOP).

Mais également :

 http://asmcommunity.asminternational.org/portal/site/asm/

  • Design of biomedical devices and systems. King PH, Fries RC (Eds) Marcel Dekker, 2003.
  • Biomaterials Science (An Introduction to Materials in Medecine), Eds. B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J. Schoen and J.E. Lemons, Elsevier Academic Press, 2nd edition, 2004.
  • Biomaterials. Sujata V. Bhat (Ed), Harrow : Alpha Science International, c2005. Surtout chapitre 1-5. Disponible à la bibliothèque.
  • An Introduction to Tissue-Biomaterial Interactions. Eds. K.C. Dee, D.A. Puleo, R. Bizios, Wiley-Liss, 2003.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https//:ena.etsmtl.ca (Site Moodle du cours)

Autres liens utiles :