La Bio-impression
Comment reconstruire le vivant.

Printing a human kidney – Anthony Atala (voir la vidéo plus bas)

L’idée d’organes artificiels apparaît en 1938 chez deux scientifiques, Alexis Carrel et Charles Lindbergh. Ils sèment l’idée folle que l’on pourrait « cultiver des organes ». Cependant, il aura fallu 50 ans pour que la science permette un développement technologique assez significatif pour l’apparition d’un processus de bio-impression. En effet, c’est en l’année de 1988 à l’Université du Texas que le docteur Robert Klebe développe une méthode appelée Cytoscribing. Cette dernière permet la création de tissus synthétiques grâce à une imprimante inkjet. Cette avancée a aidé et a mené à l’apparition du premier organe artificiel issu de la bio-impression. En 2002, le professeur Anthony Atala réussit cette prouesse en créant un rein miniature. Il faudra attendre 2010 pour qu’apparaisse le premier laboratoire spécialisé dans la création d’organes artificiels par impression 3D. Organovo et les chercheurs d’Invetech ont pu mettre au point un modèle de bio-imprimante (la NovoGen MMX). Tissus cellulaires, tissus osseux et autres ont pu être créés, allant jusqu’à réussir une greffe de tissus de foie. Mais depuis, où en est la recherche ? Que doit-ton attendre de ce domaine et quelles projections sont permises dans l’avenir ?

La situation actuelle et les pistes de recherche de l’impression 3D médicale

Impression 3D d’une machoire

Les organes ainsi que les tissus qui les constituent s’avèrent très complexes dans leur composition. À cet égard, les réseaux micro vasculaires restent le défi le plus important auquel fait face l’impression 3D aujourd’hui. En effet, organes et tissus se doivent d’être parfaitement constitués pour que la circulation de l’oxygène, du sang, des nutriments et l’élimination des déchets soient parfaitement fonctionnelles. Sans un réseau vasculaire méticuleusement recréé, aucune transplantation d’organes artificiels n’est possible. Plusieurs avancées et exemples permettent actuellement d’ouvrir la voie à une chirurgie qui utilise des organes issus de l’impression 3D.

Impression 3D d’une oreille

La recherche actuelle en bio-impression s’intéresse grandement aux bio-encres dites bioink, favorables à la création de milieux viables pour les cellules humaines. À cet effet, des chercheurs ont réussi à produire un gel spécial grâce au peroxyde de calcium. Il sert d’environnement favorable à la survie des cellules dans le cas d’une transplantation d’organes. Ce GelMAbioink est conçu pour réguler la libération de l’oxygène dans les tissus organiques. Ces études restent prometteuses, car cela pourrait optimiser et perfectionner la viabilité cellulaire, essentielle à la vascularisation après une greffe.Un autre exemple d’avancée dans le domaine de l’imprimerie 3D médicale est la création d’un os artificiel conçu grâce au déphosphate de calcium (élément qui compose l’os naturel). Cet os appelé CT-bone est développé essentiellement pour la reconstruction maxillofaciale. En effet, tout patient ayant subi une déformation faciale causée par une maladie (tel un cancer) ou un traumatisme (suite à un accident) pourrait bénéficier de prothèses issues de cette technologie sans subir une perte maxillofaciale fonctionnelle.

Une autre approche utilisant la bio-impression est en devenir : c’est l’impression 3D in vivo. Cette méthode tente d’imprimer des tissus directement sur des zones touchées par une lésion ou par une blessure. L‘utilisation de microbots semble possible dans un avenir proche, grâce au développement d’une imprimante sub-miniature que l’on placerait directement devant l’organe touché pour le traiter.

Une projection dans l’avenir pour l’impression 3D médicale

Une chose est sûre, la bio-impression devient indispensable à la médecine en général et à la médecine régénérative en particulier. On ne sera pas surpris d’observer les premières transplantations d’organes et de tissus stables dans les années qui viennent. Cela sera possible grâce aux avancées déjà effectuées dans la recherche en impression 3D qui s’intéresse aux réseaux vasculaires, à la viabilité cellulaire, à la compatibilité et fonctionnalité micro vasculaire et organique.

En effet, outre l’impression d’organes comme le foie, le cœur ou les reins, le grand défi de la bio-impression médicale est de fournir davantage d’informations sur l’interconnexion des réseaux vasculaires et de leurs systèmes de fonctionnement. Cela amènerait par exemple à des traitements contre le diabète via l’impression de tissus pancréatiques, à faire évoluer la pharmacodynamie et les traitements personnalisés. D’autre part, la bio-impression s’intéresse de près à la construction de l’humain-sur-puce afin d’observer avec précision le système nerveux et ses fonctions motrices. Cela ouvrira sur une meilleure compréhension des maladies neurodégénératives.