Des organes vivants transplantables imprimés en 3D

En utilisant un nouveau système sophistiqué d’imprimante 3D, des scientifiques américains ont réussi à imprimer des tissus et des organes vivants: des oreilles, des muscles et des os. Créé à la bonne taille et vascularisés, ces organes pourraient demain remplacer ceux qui auraient été détruits chez un patient blessé ou malade, en attente de greffe. Une réelle avancée pour la médecine régénérative.

Des organes et des tissus vivants imprimés “sur-mesure“ en 3D pourraient demain révolutionner la médecine.(Photo : Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)

Imprimer des organes pour pouvoir les greffer aux patients en attente de greffe a longtemps été un rêve inaccessible. Mais les résultats d’une équipe américaine pourraient changer la donne.Construire des organes en laboratoireL’ingénierie tissulaire vise à développer en laboratoire des tissus et des organes “de remplacement“ pour faire face à la pénurie de greffons. La précision de l’impression 3D rend possible la reproduction de tissus et d’organes complexes. Mais jusqu’alors, les imprimantes (basées sur des jets, l’extrusion ou le laser) ne peuvent pas produire des structures dont la taille ou la résistance sont suffisantes pour des greffes. De plus, les cellules de l’implant ne réussissent pas à survivre suffisamment longtemps une fois dans l’organisme.Mais selon les résultats rapportés dans la revue Nature Biotechnology, des scientifiques américains auraient réussi à relever le défi grâce à une nouvelle technologie développée pendant 10 ans et baptisée Integrated Tissue and Organ Printing System (ITOP).Des organes sur-mesure s’intégrant à l’organismeLa nouvelle technique ITOP permet le dépôt simultané de matières biodégradables proches du plastique qui forme la structure et des gels à base d’eau qui contiennent les cellules. De plus, une structure externe solide, temporaire est formée.L’autre défi majeur est de s’assurer que les structures implantées vivront assez longtemps pour s’intégrer dans le corps (ce qui n’était jusqu’alors pas possible pour des structures de plus de 0,2 mm d’épaisseur). Ce qu’ont réussi les scientifiques grâce à deux techniques. Ils ont, d’une part, optimisé “l’encre“ à base d’eau qui contient les cellules de sorte qu’il favorise la santé et la croissance cellulaire et d’autre part, ils ont imprimé un réseau de micro-canaux à travers les structures, comme dans des éponges. Ces canaux permettent aux nutriments et à l’oxygène de l’organisme de se diffuser dans les greffons et de les garder en vie le temps qu’elles élaborent un système vasculaire.Dans le cadre de ces recherches, une structure de la taille d’une oreille de bébé a survécu et a montré des signes de vascularisation un à deux mois après l’implantation. “Nos résultats indiquent que la bio-encre que nous avons utilisée, combinée avec les micro-canaux, fournit l’environnement approprié pour maintenir les cellules en vie et pour soutenir la croissance de cellules et de tissus“, a déclaré le Pr. Anthony Atala directeur du Wake Forest Institute for Regenerative Medicine et principal auteur de l’étude.L’autre avantage du système ITOP est sa capacité à utiliser les données issues du scanner et de l’IRM pour faire du “sur-mesure“. Pour un patient à qui il manque une oreille par exemple, le système peut imprimer une structure parfaitement adaptée.Des oreilles, des os et des muscles imprimés en 3DLes chercheurs ont démontré la faisabilité de leur technique en imprimant des oreilles, des os et des muscles qu’ils ont implantés à des animaux. Les structures se sont intégrés dans le tissu fonctionnel et ont développé un système de vaisseaux sanguins. D’après les premiers résultats, ces structures imprimées ont la bonne taille, la résistance et la fonction pour une utilisation chez l’homme.

• Des oreilles externes de taille humaine ont été implantées sous la peau de souris. Deux mois plus tard, la forme de l’oreille implantée a été maintenue et le tissu cartilagineux et les vaisseaux sanguins s’étaient formés.
• Pour démontrer l’ITOP peut générer des structures de “tissus mous“, du tissu musculaire imprimé a été implanté chez un rat. Au bout de deux semaines, des tests ont confirmé que le muscle était suffisamment solide pour maintenir ses caractéristiques structurelles, être vascularisé et induire la formation de nerfs.
• Enfin, pour montrer que la faisabilité de la construction d’une structure osseuse à taille humaine, des fragments d’os maxillaire ont été imprimés en utilisant des cellules souches humaines. Pour étudier la maturation des os imprimés dans le corps, des segments imprimés des os du crâne ont été implantés chez le rat. Au bout de cinq mois, les structures imprimées avaient formé du tissu osseux vascularisé.

 “Cette nouvelle imprimante de tissus et d’organes constitue une réelle avancée dans notre quête de tissus de remplacement pour les patients“ a déclaré le Pr. Atala. “On peut fabriquer des tissus stable de taille humaine et de toute forme. En continuant son développement, cette technologie pourrait demain être utilisée pour imprimer des tissus et des organes vivants pour des implantations chirurgicales“. C’est le but de cette équipe qui bénéficie du soutien financier du gouvernement fédéral dans le cadre d’un large programme visant à appliquer la médecine régénérative à soldats blessés en opération. Les autres études en cours permettront d’évaluer les résultats à long terme de ces implants, avant qu’une application chez l’homme puisse être envisagée.David BêmeSource : A 3D bioprinting system to produce human-scale tissue constructs with structural integrity – Hyun-Wook Kang, Sang Jin Lee, In Kap Ko, Carlos Kengla, James J Yoo & Anthony Atala – Nature Biotechnology (2016) – Published online 15 February 2016 (

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