Des scientifiques ont affiné une technologie permettant d’imprimer des tissus et organes. Ils sont également en mesure de produire différents tissus. Ce procédé devrait être amélioré en collaboration avec l’industrie.
Les tous derniers scandales ont aggravé le problème : d’après l’association allemande de transplantation d’organe (Deutschen Stiftung für Organtransplantation ou DSO), le nombre de donneurs d’organes a reculé de plus de 18 % au premier semestre 2013 par rapport à la même époque l’année précédente. Dans le même temps, il faut s’attendre à ce que la demande de transplantation d’organes ou tissus malades ou endommagés continue à augmenter dans les prochaines années. En effet, la population vieillit et la médecine de transplantation avance à grands pas.
En remplaçant des cellules, des tissus ou des organes, il est actuellement possible de guérir de nombreuses maladies graves. Les hommes politiques, l’industrie et les chercheurs travaillent donc depuis longtemps et intensivement pour améliorer les méthodes et les procédés qui contribuent à fabriquer des tissus organiques artificiels, ce qui permettrait de pallier la pénurie.
Dans ce contexte, une technologie pourrait tirer son épingle du jeu. Bien que connue de tous dans le cadre quotidien du bureau, la plupart des gens ne font pas le lien avec la production d’organes artificiels : il s’agit de l’impression à jet d’encre. Des scientifiques de l’institut Fraunhofer de génie biochimique et d’interfaces (IGB), basé à Stuttgart, sont parvenus à développer des encres biologiques adaptées à cette technique d’impression.
Les liquides transparents se composent de matériau animal et de cellules vivantes. La base est formée par une substance extraite de tissus naturels : la gélatine. Il s’agit d’un produit de décomposition du collagène, qui forme la pièce maîtresse de la matrice des tissus naturels. Pour adapter les biomolécules à l’impression, les chercheurs ont adapté leur comportement de gélification par méthode chimique. Pendant l’impression, les encres biologiques restent liquides et donc imprimables. Si on les soumet ensuite à une lumière UV, elles se réticulent pour former un hydrogel. Ces polymères contiennent de l’eau mais ne sont pas dissous sous l’influence de la chaleur ou de l’eau.
La modification chimique des biomolécules peut être contrôlée par les chercheurs de sorte que le gel obtenu puisse présenter diverses rigidités et gonflements. Il est ainsi possible d’imiter les propriétés des tissus naturels, depuis le cartilage rigide jusqu’au tissu adipeux mou.
Les imprimantes de l’équipe de chercheurs de Stuttgart peuvent également produire des gels à partir de matériaux de base artificiels qui remplacent la matrice extra- cellulaire. Ainsi, ils ont développé un système qui se réticule en hydrogel sans formation de sous-produits et qui peut directement être colonisé par de vraies cellules. « Pour l’heure, nous nous concentrons sur la variante ’naturelle‘ », déclare le Docteur Kirsten Borchers, collaboratrice chez IGB. « Nous restons ainsi très proches de l’original. » Même si le potentiel des encres biologiques fabriquées de manière artificielle est important, certaines connaissances restent à acquérir sur les interactions entre les composites et les matériaux tissulaires naturels. « Au contraire, notre variante fournit aux cellules un environnement naturel et peut favoriser directement l’organisation propre des cellules imprimées et ainsi former un modèle de tissu fonc- tionnel. »
Les imprimantes des laboratoires de Stuttgart ont beaucoup de points communs avec les imprimantes traditionnelles de bureau : réservoir d’encre, buses… rien d’inhabituel. Ce n’est qu’en y regardant de plus près qu’on découvre les différences, comme ce petit chauffage placé près du réservoir d’encre qui permet de régler la température adaptée pour l’encre biologique. Le nombre de buses et de réservoirs est aussi plus réduit que pour son homologue de bureau. « En collaboration avec d’autres instituts Fraunhofer et l’industrie, nous voulons augmenter leur nombre pour imprimer en même temps différentes encres avec différentes cellules et matrices. Nous nous rapprochons ainsi de la fabrication de structures complexes et de tissus différenciés », explique Mme Borchers.
L’obstacle essentiel réside actuellement dans la production de tissus vascularisés. Il s’agit de tissus disposant de leur propre système de vaisseaux sanguins pour leur apporter des nutriments. Par ailleurs, l’IGB travaille conjointement avec d’autres partenaires sur le projet « ArtiVasc 3D » commandité par l’Union européenne.
Le cœur du projet est une technologie permettant de produire de petits modèles de vaisseaux sanguins à partir de matériaux synthétiques et de s’en servir pour générer la première peau artificielle dotée de tissu adipeux. « Pour pouvoir imprimer à l’avenir des organes complets, cette étape est primordiale. Ce n’est que lorsque nous serons parvenus à produire des tissus pouvant être alimentés par un système de vaisseaux sanguins que nous pourrons passer à l’impression de structures tissulaires plus importantes », conclut Dr. Borchers.
Britta Widmann Société Fraunhofer, Munich
Informations complémentaires À propos de l’IGB de l’institut Fraunhofer : www.igb.fraunhofer.de
Mots-clés
- Principe d’imprimante à jet d’encre pour les suspensions de cellules
- À base de gélatine
- Variation de la viscosité
- Collaboration avec l’industrie
Teilen:
