Des bio-ingénieurs américains ont mis au point une nouvelle technologie de bio-impression 3D qui permet pour la première fois « de créer des réseaux vasculaires enchevêtrés imitant les passages naturels de l’organisme pour le sang, l’air, la lymphe et les autres fluides vitaux ». Il devient donc possible d’imprimer des tissus humains fonctionnels, car cette permet même de fabriquer des éléments intravasculaires, telles que des valves sans retour, comme on en trouve dans le cœur, dans les veines des jambes ou dans le système lymphatique. « Avec l’ajout de la structure multivasculaire et intravasculaire, nous introduisons un vaste ensemble de libertés de conception pour l’ingénierie des tissus vivants, explique le Professeur Jordan Miller[1], qui a co-dirigé les travaux avec le professeur Kelly Stevens[2]. Nous avons maintenant la liberté de construire de nombreuses structures complexes qui se trouvent dans le corps. »
Le système, nommé SLATE, pour stereolithography apparatus for tissue engineering, c’est-à-dire appareil de stéréolithographie pour la fabrication de tissus, superpose des couches très minces. Chaque couche de pré-hydrogel liquide devient solide lorsqu’elle est exposée à la lumière bleue, à cause d’un photoabsorbeur spécifique, qui est l’innovation-clé de la technologie SLATE. Un projecteur numérique vient ensuite éclairer successivement chaque couche, avec une très haute résolution, chaque pixel allant de 10 à 50 microns. Une fois la couche éclairée solidifiée, la structure en cours de fabrication est déplacée pour exposer la suivante à la lumière, avec l’image suivante. Les chercheurs ont ainsi pu produire « des gels doux, à base d’eau, biocompatibles, avec une architecture interne complexe, en quelques minutes seulement ».
La technologie a été testée sur un « sac à air » imitant les poumons, dans lequel les voies respiratoires transmettent de l’oxygène aux vaisseaux sanguins environnants. Les tissus se sont montrés « suffisamment solides pour éviter l’éclatement pendant la circulation sanguine et la ‘respiration’ pulsatile », les globules rouges sont parvenus à absorber l’oxygène lorsqu’ils circulaient dans les vaisseaux sanguins entourant le sac à air, et le mouvement d’oxygène était comparable à l’échange gazeux auquel procèdent naturellement les poumons.
La bio-impression 3D d’organes permettrait à terme de trouver une alternative au don d’organes, résolvant à la fois le problème du manque de donneurs et le problème de la prise à vie d’immunosuppresseurs : l’organe de remplacement étant imprimé à partir des cellules du patient lui-même, le risque de rejet serait théoriquement éliminé. Mais, rappelle le Professeur Miller, « nous n’en sommes qu’au début de notre exploration des architectures que l’on trouve dans le corps humain. Nous avons encore beaucoup à apprendre ».
Pour aller plus loin :
Vers des nouvelles thérapies régénératives pour créer des vaisseaux sanguins in-vivo ?
Des cœurs humains imprimés en 3D
Impression 3D : De la peau fonctionnelle pour les grands brûlés ?
[1] Professeur de bio-ingénierie à la Rice”s Brown School of Engineering.
[2] Professeur de bio-ingénierie, professeur de pathologie en médecine et chercheur au UW Medicine Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine.
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Medical Press, Rice University (02/05/2019) – Bioengineers clear major hurdle on path to 3-D printing replacement organs
