Bio-impression 3D: Le futur est déjà là !

Des implants imprimés en 3D

Si imprimer en 3D des cellules vivantes est possible depuis 2005, à quand des greffes de tissus, voire des organes transplantables grâce à cette technique ?
Focus sur un champ de recherche très prometteur, où la France excelle.


AU SOMMAIRE DE CET ARTICLE

En 1997, le réalisateur Luc Besson imaginait, dans son film Le Cinquième Élément, une machine capable de reconstituer une Milla Jovovich en chair et en os à partir de sa seule main. Excessif ? Peut-être pas tant que ça. L’impression 3D a en effet connu un important essor ces dernières années dans le champ médical. Par exemple pour fabriquer des dispositifs médicaux ou des prothèses sur mesure. Mais la bio-impression 3D, que l’on explore depuis quelques années, va encore plus loin, en imprimant de la matière non pas inerte mais vivante.

 

Imprimer du vivant, l’incroyable défi

De quoi parle-t-on au juste ? La bio-impression consiste à déposer, couche après couche, ou point par point, des constituants de tissus biologiques (cellules, composants de matrice extracellulaire, facteurs de croissance – substances favorisant la multiplication des cellules d’un organisme) grâce au couplage d’un ordinateur et d’une imprimante. Trois types de bio-imprimantes ont été développés. L’imprimante à jet d’encre est assez proche de son équivalent « de bureau ». L’imprimante par micro-extrusion utilise, quant à elle, des micro-seringues en guise de têtes d’impression. Cette technique permet d’imprimer de grandes quantités de cellules. Enfin, l’imprimante assistée par laser offre la meilleure résolution et la meilleure viabilité des cellules imprimées, mais pour de faibles volumes. La grosse différence avec les imprimantes 3D classiques est que la matière imprimée est évolutive. « C’est pourquoi on préfère parler de bio-impression 4D, avec le temps comme quatrième variable, explique Jean-Christophe Fricain, un des spécialistes français du domaine. Toute la question est de savoir jusqu’où organiser l’agencement des cellules pour obtenir la structure souhaitée. Ou fixer dans le temps ce qu’on a construit. »

 

Des perspectives quasi infinies

Dans le champ de la médecine humaine, la bio-impression 3D ouvre des perspectives d’une ampleur presque infinie. Les chercheurs sont désormais nombreux dans le monde à travailler sur de futurs tissus ou organoïdes(1) pour la médecine régénérative, la pharmacologie personnalisée ou la cosmétique. Première application de la bio-impression 3D à court terme : la création d’avatars de tissus humains pour tester de façon plus précise l’efficacité et la toxicité potentielle de cosmétiques ou de futurs médicaments. Cela en épargnant les animaux, mais aussi en réduisant la durée et le coût des essais cliniques. Sur des tissus reconstruits à partir des cellules du patient, il sera bientôt possible de sélectionner les traitements adaptés in vitro, avant de les lui administrer. En cancérologie, à partir de modèles tumoraux bio-imprimés, on pourra, par exemple, anticiper la réaction du patient à telle ou telle chimiothérapie.

 

Créer de la peau pour les grands brûlés

Réparer le corps humain de manière totalement personnalisée est la deuxième application possible de la bio-impression 3D. Il s’agit, dans ce cas, de créer ex-vivo(2) des produits d’ingénierie tissulaire. Pour cela, la recherche mise sur les tissus les plus simples : la peau, le cartilage. « On peut imaginer – sous dix ans – des greffons autologues(3) de peau bio-imprimés, mis en culture avant d’être transplantés sur des grands brûlés », indique Jean-Christophe Fricain. À plus long terme, il sera possible de bio-imprimer le tissu manquant in situ. Par exemple de la peau sur des soldats brûlés, directement sur un champ de bataille. Pourra-t-on un jour transplanter chez l’homme un organe complet bio-imprimé – un foie, un rein ? La course au prototype est, en tout cas, lancée. Pour Jean-Christophe Fricain, « les pseudo-organes issus de la bio-impression 3D sont pour l’instant des organes synthétiques recouverts de cellules humaines. Il reste un verrou majeur à faire sauter, celui de la vascularisation. Il faudra pouvoir relier ces organes au reste du corps en reconstituant tout un réseau de vaisseaux sanguins hiérarchisé et interconnecté, jusqu’à des capillaires de quelques dizaines de microns. On n’en est pas encore là… » Les chercheurs sont, dans ce domaine, attendus au tournant : selon l’Agence de la biomédecine, plus de 20 000 personnes sont en effet en attente d’une greffe d’organe en France.

 

2 QUESTIONS À...

Jean-Christophe Fricain, directeur de l’accélérateur de recherche technologique BioPrint(4).
 

L’accélérateur créé par l’Inserm(5) à Bordeaux fait office de pionnier dans le domaine de la bio-impression 3D. Comment tout cela a commencé ?
Les premiers témoignages sur la possibilité d’imprimer de la matière vivante sont intervenus en 2003 aux États-Unis et au Japon. Deux ans plus tard, notre unité Inserm a emboîté le pas de ces chercheurs pionniers en créant le premier prototype d’imprimante utilisant une source laser pour imprimer des cellules vivantes, cela grâce à la technologie LIFT (Laser Induced Forward Transfer, ou transfert vers l’avant induit par laser), utilisée pour imprimer des circuits électroniques.
 

Quels sont les résultats obtenus les plus prometteurs ?
Nous venons de publier les résultats de travaux portant sur la bio-impression in situ dans un modèle murin(6). L’enjeu consiste à bio-imprimer un mélange de cellules, matrices et facteurs de croissance, directement au niveau d’une perte tissulaire sur le corps du patient. Cela pour réparer une lésion en accélérant et en contrôlant la cicatrisation. Nos recherches portent pour l’instant sur le tissu osseux, l’un de nos principaux domaines d’expertise.

 

 

Pour aller plus loin
www.3dnatives.com est le premier média en ligne sur l’impression 3D et la fabrication additive, avec plus de 450 000 visiteurs par mois. On y trouve l’actualité du secteur, avec les nouveautés, des interviews d’experts ainsi que des reportages sur les enjeux de cette technologie.

 

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Notes

1. Un organoïde est une structure multicellulaire tridimensionnelle reproduisant in vitro (en dehors de l’organisme vivant) la micro-anatomie d’un organe. Il s’agit donc d’un micro-organe.

2. En dehors de l’organisme vivant concerné.

3. C’est-à-dire provenant de ses propres cellules et administrés à soi.

4. Un accélérateur de recherche technologique est un programme visant au développement de technologies innovantes et à leur mise à disposition auprès des équipes de recherche.

5. Institut national de la santé et de la recherche médicale.

6. Modèle d’expérimentation animale utilisant des rongeurs.

 

A PROPOS DE CET ARTICLE
Rédigé par : Thomas Coucq
Relu et approuvé par : Comité éditorial Giphar
Mis à jour le : 17/02/2020

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