Les organes imprimés ouvrent une nouvelle page de la médecine

En chargeant de bioencre les cartouches d’imprimantes 3D, les chercheurs espèrent réussir à façonner des tissus humains et bientôt des organes vascularisés.

Korben a un rendez-vous particulier ce matin chez son cardiologue : il doit vérifier que la valve artificielle qui lui a été implantée il y a quelques semaines est bien vascularisée. A ce stade, le tissu devrait avoir colonisé la zone nécrosée du muscle. Si c’est bien le cas, il rentrera chez lui avec un coeur de jeune homme que son médecin a imprimé à partir d’une bioencre composée de ses propres cellules… Projeté en l’an 2263 dans « Le Cinquième Elément », de Luc Besson, ce scénario de bioreconstruction pourrait devenir la routine en clinique bien avant, à échéance de moins de trente ans selon certains scientifiques.

Les travaux, qui mobilisent dans le monde plus de 80 équipes, ont en effet pris un tournant significatif ces derniers mois avec les avancées de l’impression 3D dans le domaine médical. Cette technologie permet aujourd’hui de réaliser des prothèses sur mesure, comme des implants dentaires ou des hanches. Avec une simple imprimante de bureau bricolée, plusieurs équipes cherchent désormais à produire les plus simples structures de l’organisme humain : peau, cartilage, tissus adipeux…

L’entreprise Organovo, basée à San Diego, en a fait son business en brevetant la technologie. Depuis sa création, en 2007, elle a conclu plusieurs contrats pour fournir la recherche pharmaceutique et cosmétique en tissus humains « normés ». Au titre de ses clients figure notamment L’Oréal, qui a trouvé là une alternative à la culture de fragments de peau récupérés lors d’interventions en chirurgie plastique pour ses tests. Grâce à plusieurs contrats de ce type, qui la valorisent 300 millions d’euros en Bourse où elle est entrée en juillet 2013, la start-up est une des plus actives dans la recherche. Et celle qui est parvenue à faire passer la bio-impression dans une nouvelle ère, en parvenant à produire des prototypes d’organes : un minuscule rein (1 millimètre d’épaisseur sur 4 de largeur) qui a survécu cinq jours hors du laboratoire, et plus récemment un bout de foie qui produit de l’albumine et synthétise le cholestérol. Le marché est juteux : une étude du MedMarket Diligence évalue le potentiel de l’ingénierie tissulaire à près de 30 milliards de dollars en 2018, dont un tiers pour la production de peau, tiré en Europe par la récente interdiction de l’expérimentation animale.

Ce n’est qu’un début. « Le verrou de la vascularisation sautera bientôt, ouvrant la porte à la production d’organes oxygénés aux fonctions complexes », parie Raphaël Devillard, chercheur en bio-impression à l’Inserm. Dans son laboratoire bordelais, il prépare la prochaine génération de tissus artificiels irrigués. In vitro, il a confectionné un réseau de vaisseaux sanguins empilés en millefeuille avec des cellules osseuses, pour créer un tissu qui a survécu plusieurs semaines sans se nécroser.

L’étape suivante sera réalisée in vivo avec la start-up Poietis, fondée par un précurseur, Fabien Guillemot, qui avait été le premier à imprimer des cellules osseuses sur la fracture au crâne d’une souris en 2010. Son projet fait l’objet d’une demande ANR de près de 800.000 euros. Il doit permettre de tester sur le porc une technique de réparation et de dépôt de la matière biologique directement sur une plaie ou une fracture, grâce à une imprimante laser capable de projeter des milliers de cellules par seconde avec une précision de quelques microns. Un prototype pourrait être conçu d’ici trois à cinq ans, avant une expérimentation sur l’homme vers 2025.

Thyroïde imprimée

Les travaux de la société moscovite 3D Bioprinting Solutions, de Vladimir Mironov, qui en dirige la recherche, sont également scrutés de près par la communauté scientifique. Ce chercheur fantasque, considéré comme le pape de la biofabrication d’organes, a annoncé en novembre avoir greffé sur une souris une glande thyroïde imprimée totalement fonctionnelle. Son intervention lors de la première conférence sur l’impression 3D en médecine, le 15 avril en Allemagne, pourrait être l’occasion de nouvelles annonces. Le chercheur a déjà fixé son objectif : parvenir à imprimer et transplanter un rein fonctionnel d’ici à 2018. Pour réaliser cette prouesse, les technologies d’impression tridimensionnelle devront passer un nouveau cap : s’affranchir de la gravité, qui oblige à imprimer les tissus en couches successives. Pour Vladimir Mironov, la solution est dans le confinement magnétique. Il a annoncé avoir conclu un accord pour réaliser des essais en apesanteur à bord de la Station spatiale internationale.

Il est en compétition avec d’autres équipes déjà très avancées. Les chercheurs américains de l’institut de médecine régénérative Wake Forest, en Caroline du Nord, ont par exemple mis au point une méthode d’impression prometteuse pour la viabilité des greffons à long terme. Leurs organes artificiels sont réalisés à partir d’une bioencre constituée d’un plastique biodégradable et de cellules vivantes enchâssées dans des bulles d’hydrogel. Cette structure soluble a la particularité de fondre et de disparaître à la température du corps, sans détériorer le matériel biologique qu’elle renferme, offrant ainsi le temps nécessaire aux cellules de coloniser l’armature biodégradable en épousant exactement la forme du greffon. Avec cette technique, ils sont parvenus à réimplanter sur des rats des oreilles reconstituées en 3D.

Les premiers pas de cette médecine régénérative intéressent particulièrement les transhumanistes. « Quand on saura créer des tissus fonctionnels personnalisés, il n’y aura qu’un pas pour fabriquer des organes améliorés et des pièces de rechange pour les organismes défaillants », s’inquiète Fabien Guillemot. Certaines recherches combinant cellules humaines et composants nanoélectroniques laissent déjà entrevoir cette perspective : en 2013, des chercheurs de l’université de Princeton sont parvenus à imprimer une oreille bionique dotée d’une antenne capable de détecter des fréquences inaudibles pour une oreille humaine naturelle.

Trois procédés

1/ L’impression par jet de bioencre
Dérivée de l’impression bureautique, la technique consiste à projeter des microgouttelettes d’un liquide contenant des cellules sur un substrat biocompatible, selon un schéma modélisé sur ordinateur. C’est la technique la plus rapide et la moins onéreuse pour empiler des couches cellulaires, mais elle manque de précision. Le taux de survie cellulaire est estimé à 85 %.
2/ L’impression laser
Développée par l’Inserm de Bordeaux, cette technique utilise un laser nanoseconde infrarouge pour propulser 10.000 microgouttelettes de la taille d’une cellule par seconde avec une précision de quelques microns. L’impression est réalisée couche par couche avec un taux de survie cellulaire de 95 %. Le système pourrait permettre de réparer directement les tissus abîmés, sans passer par une transplantation.
3/ La micro-extrusion
Conçue à l’université du Missouri et exploitée par la start-up Organovo, la méthode consiste à produire des agrégats de cellules alternés couche par couche avec de l’hydrogel, puis à passer l’ensemble dans un incubateur pour lui donner sa forme 3D définitive. Les résultats sont mitigés, avec un taux de survie cellulaire se situant entre 40 et 80 %.

L’article dans son format original est disponible en cliquant ici.

Source: lesechos.fr

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