L'étude qu'une équipe de recherche du centre médical Wake Forest Baptist de Winston-Salem 5caroline du Nord - USA) et publiée le 15 février 2016 dans Nature Biotechnology (lien), rend compte de la première impression 3D de tissus et d'organes vivants.
L’impression 3D, ou conception additive, ne se limite pas au plastique et au métal, mais a initié une nouvelle phase avec l'impression de cellules vivantes. La bio-impression consiste à déposer des gouttelettes d'encre biologique qui vont former des couches successives se superposant pour constituer un tissu en trois dimensions.
Jusqu'ici, on avait 3 techniques différentes de bio-impression 3D. Une première est similaire à la technique du jet d'encre, par projection de microgouttelettes d'un liquide contenant des cellules par une tête d'impression piézoélectrique. La bio-extrusion consiste à faire pousser des constituants des tissus de manière mécanique à travers une microseringue. Enfin, la bio-impression laser utilise un balayage laser de 10.000 impulsions par seconde; chaque impulsion génère alors une microgouttelette. Cette technique la plus récente permet des dessins complexes et une bonne viabilité des cellules qui ne subissent pas de contrainte mécanique et peuvent être assemblées en formes diverses, telles que des organes entiers (oreilles, muscles et os).
Après une dizaine d’années de travail, l'équipe de sud WFP a mis au point un outil de bio-impression 3D du premier type, mais doté de plusieurs réservoirs.
Cette technique, appelée "Integrated Tissue-Organ Printing System", permet à la fois l'impression de plusieurs types cellulaires, de gels à base d’eau, et d'une substance biodégradable qui sert de forme à l'organe. Cette structure solide sert de moule extérieur aux cellules vivantes englobées dans les gels. Une fois l’organe implanté, la structure externe se décompose progressivement afin que l’organe prenne sa place et se vascularise et évite ainsi toute dégradation. Pour améliorer la vascularisation, les chercheurs ont également imprimé des microcanaux dans la structure qui est donc aérée comme une éponge. Les nutriments et l’oxygène peuvent ainsi plus facilement pénétrer jusqu’aux cellules.
Pour tester les implants ainsi imprimés, les chercheurs les ont greffés sous la peau de souris et de rats. Pour ce qui est des oreilles, deux mois après l'impression, les greffons ont gardé leur forme et un tissu cartilagineux s’est formé. Pour le tissu musculaire implanté sur un rat, le greffon s’est suffisamment développé pour rendre possible la création de nerfs dès le quatrième mois. Quant aux os imprimés en utilisant des cellules-souches humaines, ils se vascularisent au bout de cinq mois.
Il faudra évidemment attendre de nombreux tests cliniques afin de pouvoir utiliser ces implants imprimés pour les greffer sur l’homme. Néanmoins, la voie est ouverte pour la chirurgie reconstruction ou augmentative du futur.
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