Impression 3D en milieu hospitalier : l’innovation ouverte durant la crise du COVID-19

Lorsque la COVID-19 a frap­pé, les hôpi­taux uni­ver­si­taires du Grand Paris (AP-HP) ont été confron­tés à une grave pénu­rie d’é­qui­pe­ments de pro­tec­tion indi­vi­duelle et de four­ni­tures médi­cales. En mars 2020, un chi­rur­gien de l’AP-HP et le PDG d’une start-up spé­cia­li­sée dans les ser­vices médi­caux d’im­pres­sion 3D ont pro­po­sé de mettre en place une « ferme 3D » de 60 impri­mantes dans l’un des hôpi­taux du réseau. Sou­te­nue par 1,7 mil­lion d’eu­ros de fonds pri­vés, la pla­te­forme a été mise en place et opé­ra­tion­nelle en quelques semaines. Pour faire face au défi que repré­sente l’ap­pro­vi­sion­ne­ment d’une telle orga­ni­sa­tion, la pla­te­forme a inno­vé grâce à la cir­cu­la­tion des connais­sances entre les éta­blis­se­ments, ce qui en fait un cas d’é­tude de pre­mier ordre sur l’ap­proche de « l’ inno­va­tion ouverte ».

Ce para­digme orga­ni­sa­tion­nel remonte au début des années 2000¹, dans le sillage de la révo­lu­tion de l’in­for­ma­tion. À l’é­poque, le pro­fes­seur Hen­ry Ches­brough de Ber­ke­ley avait pos­tu­lé que l’in­for­ma­tion était deve­nue si répan­due que l’in­no­va­tion pou­vait sur­gir de n’im­porte où, et que les entre­prises qui vou­laient res­ter à la pointe devaient s’ou­vrir aux idées exté­rieures. L’in­no­va­tion ouverte a démon­tré son poten­tiel dans le sec­teur de la san­té, en par­ti­cu­lier lors du déve­lop­pe­ment et des essais rapides d’un nou­veau vac­cin contre la COVID-19². Cepen­dant, le milieu hos­pi­ta­lier n’est pas une page blanche et néces­site des flux de connais­sances spé­ci­fiques au sein d’un réseau dense d’or­ga­ni­sa­tions publiques et pri­vées. Com­prendre les flux d’in­for­ma­tions et les inter­ac­tions au sein d’un tel envi­ron­ne­ment pour­rait contri­buer à ren­for­cer l’in­no­va­tion dans cet éco­sys­tème com­plexe. L’i­ni­tia­tive de l’AP-HP offre une étude de cas rare pour répondre à cette ques­tion cen­trale : l’in­no­va­tion ouverte peut-elle fonc­tion­ner dans un hôpital ?

L’in­ves­tis­se­ment dans la pla­te­forme d’im­pres­sion 3D a rapi­de­ment por­té ses fruits. En neuf mois (d’a­vril à décembre 2020), plus de 33 000 uni­tés sont sor­ties des impri­mantes. La majo­ri­té d’entre elles (87 %) étaient des équi­pe­ments de pro­tec­tion, mais il y avait aus­si d’autres objets, comme  des ins­tru­ments chi­rur­gi­caux per­son­na­li­sés, des sup­ports pour bou­teilles d’oxy­gène, des pièces de rechange pour machines de net­toyage, et même des appuie-tête pour les patients en soins intensifs.

Dans un sys­tème où « l’in­no­va­tion » est sou­vent confi­née dans des silos spé­cia­li­sés, la pla­te­forme a ouvert ses portes à tous. Les ingé­nieurs ont été inté­grés sur le site, ce qui leur a per­mis de recueillir des idées auprès des méde­cins, des infir­mières, des thé­ra­peutes, des tech­ni­ciens et du per­son­nel de main­te­nance, ren­ver­sant ain­si les struc­tures hié­rar­chiques habi­tuelles. La col­la­bo­ra­tion étroite avec une start-up externe spé­cia­li­sée dans l’im­pres­sion 3D, notam­ment ses ingé­nieurs, son four­nis­seur et ses par­te­naires uni­ver­si­taires (par exemple, des écoles d’in­gé­nieurs fran­çaises), a sti­mu­lé l’in­no­va­tion d’une manière qui n’au­rait pas été pos­sible avec la seule inno­va­tion interne, car la sous-trai­tance de ces ingé­nieurs aurait été trop coûteuse.

La proxi­mi­té a per­mis un trans­fert tacite de connais­sances, car, en se ren­dant à pied de leurs éta­blis aux lieux d’applications de leurs pro­duc­tions, les ingé­nieurs ont pu créer et tes­ter des pro­to­types en quelques heures plu­tôt qu’en plu­sieurs mois. Ce qui pro­voque en plus du gain de temps une amé­li­roa­tion rapide des solu­tions avan­cées. De plus, cela a non seule­ment per­mis de répondre à des besoins urgents, mais éga­le­ment d’éclairer des défis cachés et de créer des occa­sions d’in­no­va­tion par rico­chet, par­fois en réuti­li­sant des équi­pe­ments dans dif­fé­rents services.

Au-delà des nou­veaux pro­duits, la pla­te­forme a appor­té des inno­va­tions en matière de col­la­bo­ra­tion inter­dis­ci­pli­naire sur site et d’innovation des pro­ces­sus par la fabri­ca­tion loca­li­sée. Cette der­nière per­met de réduire les délais, d’amoindrir les coûts et  d’éviter  les rup­tures de stock. Elle semble éga­le­ment avoir amé­lio­ré la satis­fac­tion au tra­vail en don­nant au per­son­nel les moyens de résoudre des pro­blèmes pratiques.

Un tour­nant s’est pro­duit en sep­tembre 2020. Sans la force de concen­tra­tion de la pan­dé­mie Mon­diale, et loin de la néces­si­té urgente de four­nir des équi­pe­ments de pro­tec­tion indi­vi­duelle, il était temps d’i­ma­gi­ner plu­sieurs façons de fonc­tion­ner pour la  pla­te­forme sur le long terme. Les pos­si­bi­li­tés allaient de la pro­duc­tion de dis­po­si­tifs médi­caux régle­men­tés à l’oc­troi de licences pour des concep­tions 3D inno­vantes à d’autres hôpi­taux, en pas­sant par le dépôt de bre­vet de concep­tion. Dans cette modé­li­sa­tion, les droits de licence des modèles devaient éga­le­ment être par­ta­gés avec l’in­ven­teur, ce qui pou­vait atti­rer des méde­cins pro­met­teurs et com­pen­ser la com­plexi­té admi­nis­tra­tive répu­tée de l’AP-HP et son bud­get de recru­te­ment limité.

La pro­duc­tion interne devait éga­le­ment per­mettre de maî­tri­ser les coûts d’ap­pro­vi­sion­ne­ment, à amé­lio­rer les soins, à conser­ver le contrôle des don­nées des patients liées aux dis­po­si­tifs per­son­na­li­sés et à amé­lio­rer l’en­sei­gne­ment et la recherche. Les pistes d’une for­ma­tion dédiée à d’autres hôpi­taux, afin qu’ils puissent déployer une pla­te­forme simi­laire, ont éga­le­ment été étu­diées. L’un des pro­jets les plus avan­cés était le pro­jet « 3D Print for Afri­ca », qui pré­voyait de for­mer le per­son­nel et d’ai­der à la mise en place de l’im­pres­sion 3D dans cinq hôpi­taux d’A­frique de l’Ouest.

Encou­ra­gés par sa poly­va­lence et ses nom­breuses débou­chées, des ambi­tions per­ma­nentes ont été esquis­sées pour accroître le rôle de la pla­te­forme, tout en amé­lio­rant sa cap­ture de valeur. En théo­rie, ces pro­jets répon­daient à la triple mis­sion d’un hôpi­tal uni­ver­si­taire : soins aux patients, recherche et ensei­gne­ment. Dans la pra­tique, cepen­dant, plu­sieurs obs­tacles orga­ni­sa­tion­nels et finan­ciers ont entra­vé les pro­grès. L’in­ves­tis­se­ment de la phase 2 était esti­mé à 1,4 mil­lion d’eu­ros, avec des coûts de fonc­tion­ne­ment annuels éva­lués à 1,2 mil­lion d’eu­ros. Si les hauts diri­geants recon­nais­saient les avan­tages des plans pro­po­sés pour la phase 2 en matière de soins aux patients, il était dif­fi­cile de sou­te­nir un modèle clair de reve­nus ou d’é­co­no­mies. L’a­gence d’ap­pro­vi­sion­ne­ment de l’hô­pi­tal s’est éga­le­ment oppo­sée au pro­jet sur le sujet de la régle­men­ta­tion des dis­po­si­tifs médi­caux, crai­gnant notam­ment que les pro­to­types pro­duits par la pla­te­forme ne répondent pas aux normes de confor­mi­té liées aux équi­pe­ments médi­caux. La visi­bi­li­té sur l’ex­pan­sion de l’ins­tal­la­tion était faible, car la petite taille ini­tiale de la pla­te­forme, qui s’é­tait avé­rée cata­ly­tique pour l’in­no­va­tion, limi­te­rait éga­le­ment son développement.

Trois condi­tions essen­tielles ont été iden­ti­fiées pour rendre une telle inno­va­tion durable : la culture de l’in­no­va­tion, l’a­li­gne­ment des inté­rêts et la clar­té des récom­penses attendues.

Les que­relles internes his­to­riques ont éga­le­ment été intro­duites dans la pro­blé­ma­tique : dans la pra­tique, pen­dant la pre­mière phase de vie de la pla­te­forme, les hôpi­taux les plus proches de la ferme 3D étaient les plus sus­cep­tibles d’u­ti­li­ser le ser­vice. Alors que la deuxième phase était à l’é­tude, les par­ties pre­nantes ont expri­mé leurs craintes que la répu­ta­tion de l’AP-HP en matière de concur­rence interne, qua­li­fiée par une per­sonne inter­ro­gée de « guerres de ter­ri­toire », ne limite l’ac­cès de cer­tains par­ti­ci­pants du réseau aux équi­pe­ments. En l’ab­sence de consen­sus sur les objec­tifs et les portes régle­men­taires fer­mées, le contrat avec le par­te­naire externe a été rési­lié début 2021.

Mal­gré ses limites, notam­ment la nature excep­tion­nelle de la pan­dé­mie de COVID-19, la petite taille de l’é­chan­tillon (une étude de cas) et la spé­ci­fi­ci­té de la culture de l’AP-HP, cette recherche met en lumière le poten­tiel de l’in­no­va­tion ouverte dans un contexte hos­pi­ta­lier. Elle montre com­ment un pro­jet peut être rapi­de­ment aban­don­né si la cap­ture de valeur n’est pas défi­nie clai­re­ment et rapidement.

Notre recherche iden­ti­fie trois condi­tions essen­tielles pour rendre une telle inno­va­tion durable. La pre­mière est une culture de l’in­no­va­tion. La rigi­di­té bureau­cra­tique, la prise de déci­sion hié­rar­chique et les contraintes finan­cières ont frei­né l’é­lan jus­qu’à ce que la direc­tion nomme un direc­teur et un chef de pro­jet dédié. Sans struc­tures et cham­pions enga­gés, les flux de connais­sances externes ont du mal à s’im­plan­ter. La deuxième condi­tion est l’a­li­gne­ment des inté­rêts. Toutes les par­ties pre­nantes internes – non seule­ment les cli­ni­ciens, mais aus­si les admi­nis­tra­teurs et les ser­vices de sou­tien – doivent pou­voir voir clai­re­ment leurs rôles et leurs récom­penses. Dans le cas de l’AP-HP, le désa­li­gne­ment des com­pé­tences et la per­cep­tion de menaces sur les ter­ri­toires ont sapé les pro­grès. La troi­sième condi­tion est la clar­té des récom­penses atten­dues. L’o­ri­gine du pro­jet en tant qu’u­sine d’E­PI d’ur­gence a brouillé son impact poten­tiel à long terme. La direc­tion recher­chait des ren­de­ments finan­ciers , mais d’autres gains plus dif­fi­ciles à mesu­rer sont aus­si noti­fiables, tels que l’ef­fi­ca­ci­té, le moral et la sou­ve­rai­ne­té des don­nées. En l’ab­sence de consen­sus, l’i­ni­tia­tive a per­du son sou­tien poli­tique et financier.

La « ferme 3D » d’o­ri­gine a lais­sé un héri­tage. En 2024, l’AP-HP a lan­cé une nou­velle pla­te­forme de fabri­ca­tion. Le pro­jet a tiré les leçons de son expé­rience pré­cé­dente : cette fois-ci, il dis­pose d’une gou­ver­nance for­melle, d’un réseau de treize autres hôpi­taux publics de recherche et d’une mis­sion claire consis­tant à pro­duire à la fois des équi­pe­ments médi­caux et de main­te­nance au sein du sys­tème de santé.