Impression 3D : des parties du coeur fonctionnelles ont été reproduites
A partir de collagène et à l'aide de l'impression 3D, des scientifiques américains ont créé et reproduit des parties fonctionnelles du coeur humain, comme une valve cardiaque ou un petit ventricule. Cette percée pourrait un jour permettre, selon eux, de reproduire des organes entiers et elle donne de l'espoir aux personnes en attente d'une transplantation.
En avril dernier, des chercheurs israéliens ont fait la Une des médias quand ils ont annoncé avoir réussi à fabriquer un prototype de coeur humain en 3D à partir de tissus humains et avec des vaisseaux. Celui-ci était toutefois incapable de pomper.
Cela pourrait bientôt être possible si l'on en croit des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon de Pennsylvanie qui ont poussé la recherche plus loin en réussissant à créer des parties du coeur humain à partir de collagène et surtout à les rendre opérationnelles.
Connue sous le nom d'incorporation à forme libre réversible d'hydrogels en suspension (FRESH), leur technique a permis de relever de nombreux défis associés aux méthodes de bioimpression 3D existantes et d'obtenir une résolution et une fidélité sans précédent en utilisant des matériaux doux et vivants. Unique en son genre, elle rapproche le domaine de l'ingénierie tissulaire de la capacité d'imprimer en 3D un coeur humain adulte de taille normale.
La clé du succès de cette nouvelle méthode, c'est l'utilisation du collagène, un matériau idéal puisqu'il se trouve dans tous les tissus du corps humain.
Principal composant de la matrice extracellulaire, réseau de protéines qui fournit la structure et les signaux biochimiques nécessaires aux cellules pour assurer leur fonctionnement normal, le collagène est utilisé pour la fabrication d'échafaudages tissulaires 3D capables de reproduire la structure biologique complexe et la fonction des tissus et des organes.
Alors que les premières tentatives d'impression donnaient des résultats gélatineux, les scientifiques ont réussi à faire en sorte que le collagène se solidifie, en modulant le pH, ce qui a permis de fournir une résolution jusqu'à 10 micromètres lors de l'impression. Des cellules pourraient être incluses dans le collagène ou des pores pourraient être introduits dans l'échafaudage via l'inclusion de sphères de gélatine.
La méthode FRESH est d'autant plus intéressante qu'elle ne se limite pas au collagène. De nombreux autres gels mous, notamment la fibrine, l'alginate et l'acide hyaluronique, peuvent en effet être imprimés en 3D à l'aide de cette technique, ce qui en fait une plate-forme d'ingénierie tissulaire robuste et adaptable.
Les auteurs ont démontré qu'il est possible d'imprimer en 3D cinq composants du coeur humain allant de la capillarité à l'organe complet, entre autres une valve cardiaque fonctionnelle.
Véritable espoir pour les nombreux patients actuellement en attente d'une transplantation cardiaque dans le monde, cette technique doit désormais être validée par des essais sur des animaux et éventuellement sur des humains.
(référence : Science, 2 août 2019, DOI : 10.1126/science.aav9051)