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Des tissus vivants imprimés en un clin d’œil, une prouesse perfectible

Modèle creux d'artère pulmonaire de souris imprimée en 3D.
Modèle creux d'artère pulmonaire de souris imprimée en 3D. Alain Herzog, EPFL

Des scientifiques suisses et hollandais affirment avoir mis au point une technique de bio-impression capable de créer des tissus vivants en quelques secondes. Bien que cette vitesse de reproduction soit inédite, la méthode a cependant ses limites.

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Des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et de l’Université d’Utrecht, aux Pays-Bas, affirment avoir relevé un défi médical de taille : l’impression 3D de tissus vivants, en quelques secondes seulement. Dans une étude mise en ligne le 19 août sur le site de la revue scientifique Advanced Materials, ils détaillent le processus de cette innovation qui permet de sculpter en un temps record des formes complexes, semblables aux organes du corps humain.

La bio-impression de tissus artificiels ne date pas d’hier : depuis le début des années 2000, les scientifiques ont recours à cette technique notamment dans la recherche pharmaceutique. Mais c’est l’ultra-rapidité de leur processus que les chercheurs suisses et hollandais mettent en avant. "Contrairement aux méthodes de bio-impression traditionnelles, qui procèdent lentement et couche par couche, notre technique rapide offre plus de liberté en matière de design, tout en maintenant la viabilité des cellules", affirme Damien Loterie, co-auteur de l’étude.

Le début d’un projet destiné à être commercialisé

La méthode, baptisée "volumetric bioprinting" (VBP), fonctionne de la manière suivante : un laser est envoyé sur un tube d’hydrogel en rotation, chargé de cellules souches. L’énergie de la lumière s’accumule à des endroits spécifiques, et solidifie la matière selon la forme demandée. La forme 3D peut par la suite être vascularisée – dotée de vaisseaux sanguins –, en étant mise en contact avec des cellules endothéliales. Ces dernières tapissent l’intérieur des veines.

Si pour l’instant, les scientifiques suisses et hollandais ont réussi à reproduire une valve cardiaque, un ménisque et un fragment de fémur, ils affirment qu’ils n’en sont qu’au début du projet. "Nous pensons que notre méthode devrait permettre la fabrication d’une large palette de modèles de tissus cellulaires à haute cadence, de dispositifs médicaux et d’implants personnalisés", explique Christophe Moser, directeur du Laboratoire de dispositifs photoniques appliqués (LAPD) de l’École de Lausanne. Ils prévoient d’ailleurs de créer une nouvelle société dédiée à cette branche en particulier, dans le but de commercialiser leur technique.

Difficile d’imiter la composition des tissus humains

Cette méthode instantanée promet-elle une révolution dans le monde de la médecine ? Chantal Pichon, professeure au Centre de biophysique moléculaire d’Orléans en souligne l’intérêt "en cas d’urgence médicale ou de diagnostic tardif". "Si les chercheurs parviennent à personnaliser les cellules utilisées dans la création des tissus, on peut envisager des solutions personnalisées rapides, comme des greffes de peau pour grands brûlés par exemple", explique-t-elle à France 24.

Vianney Delplace, docteur au laboratoire RMeS (Regenerative Medecine and Skeleton) de l’Institut national de la santé et de la recherche médicale, contacté par France 24, affirme que la technique est "indéniablement innovante", et que la rapidité du processus est "un gain énorme, notamment si des besoins en série se présentent". Cependant, il en relève certaines failles. "Avec cette technique rapide d’impression 3D, il n’est pas possible de contrôler la densité cellulaire, ou encore celle du matériau qui entoure les cellules." La forme sera identique à celle demandée lors de l’impression – par exemple une valve cardiaque –, mais la complexité des cellules à l’intérieur de la forme ne peut pas être maîtrisée complètement. Ce point essentiel est d’ailleurs évoqué dans l’étude : "Il sera important par la suite de réussir à imiter la composition hétérogène des tissus humain".

Vianney Delplace ajoute que la technique nécessite une bioencre particulière, "qui peut rapidement être toxique pour les cellules" si elle est mal utilisée. Mais il insiste : il s’agit d’un outil intéressant, qui pourrait par exemple avoir son utilité dans la conception rapide et à la chaîne de puces microfluidiques, utilisées notamment pour les dépistages de drogues ou l’analyse de cellules cancéreuses.

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