Grâce à des imprimantes 3D spécifiques utilisant des « encres biologiques », la bio-impression consiste à fabriquer, couche par couche, des tissus biologiques et des organes plus ou moins complexes.
Les études en cours sont formidablement prometteuses, certains résultats laissant entrevoir une application en routine dans un futur très proche, notamment pour les greffes de peau.
Par ailleurs, à plus long terme, la communauté scientifique fonde sur cette technique un espoir immense pour obtenir des greffons qui permettront de remplacer les organes les plus complexes.
La bio-impression 3D, comment ça marche ?
Si l’impression 3D a fait son apparition dans les années 80, elle n’a longtemps concerné que des matériaux non biologiques (plastiques, métaux, poudre de céramique, polymères, béton…) pour fabriquer des objets de la vie courante, des pièces de réparation, des maquettes et même des maisons.
Mais, le passage à des matrices biologiques qui est en train de se faire constitue un pas en avant extraordinaire pour la médecine.
Le principe consiste à utiliser des « encres » biologiques qui peuvent être obtenues de différentes façons. Sans les citer toutes de manière exhaustive, certaines sont produites par culture de cellules, d’autres sont composées de collagène de porc ou encore de molécules d’origine végétale.
Une fois l’encre adéquate disponible, la bio-impression correspond à l’impression couche par couche, grâce à une imprimante 3D spécifique, de structures biologiques, tissus ou organes.
En médecine, le terme « tissu » désigne un ensemble homogène de cellules spécialisées. Ainsi, par exemple, la graisse est un tissu composé d’adipocytes (« cellules graisseuses ») qui ont pour rôle de stocker les lipides. Un « organe » est un ensemble de tissus différents qui assure une ou plusieurs fonctions dans l’organisme.
Les avantages de la bio-impression 3D pour les greffes
Une greffe correspond au remplacement d’un tissu ou d’un organe abîmé par une structure équivalente mais saine appelée « greffon ». Classiquement, selon les cas, le greffon peut provenir de l’organisme receveur lui-même ou, au contraire, d’un organisme donneur. On parle alors d’autogreffe dans le premier cas et d’allogreffe dans le second.
De façon générale, la probabilité de succès d’une autogreffe est supérieure à celle d’une allogreffe puisque l’origine du greffon écarte tout risque de rejet. Sur ce point, la bio-impression offre en théorie un immense avantage si l’encre utilisée est fabriquée après culture de cellules provenant de l’organisme receveur.
Par ailleurs, ce sont aussi les délais de mise à disposition du greffon que ce nouveau procédé vient potentiellement impacter.
Le don d’organes constitue en effet, à juste titre, un domaine extrêmement codifié et légiféré. Pratiquement, après inscription sur une liste nationale regroupant les receveurs potentiels, les patients doivent attendre qu’un greffon soit disponible, en provenance la plupart du temps d’une personne décédée. Par exemple, en France, le temps d’attente d’une cornée peut atteindre plusieurs mois.
La bio-impression permettrait en théorie de s’affranchir de ce temps de latence et de soigner les patients plus tôt, en augmentant ainsi les chances de succès du traitement.
Bientôt de nombreuses greffes grâce à la bio-impression 3D
La bio-impression 3D pour les greffes de peau
La peau est l’organe le plus étendu et le plus lourd du corps humain, constitué de différents tissus superposés les uns aux autres.
De multiples études récentes ont consisté à fabriquer de la peau en utilisant des encres constituées de gélatine et de cellules humaines (fibroblastes et kératinocytes). Cela représente un immense espoir, notamment pour soigner dans le futur les grands brûlés, sans avoir à prélever ailleurs sur leur corps les greffons nécessaires.
En effet, il est aujourd’hui possible de créer par bio-impression jusqu’à 40 cm2 de peau, à partir d’un prélèvement cutané initial d’une surface de seulement 1 ou 2 cm2.
Sur cette base, des essais cliniques vont prochainement démarrer en France, suivis d’une possible autorisation de mise sur le marché d’ici 3 ou 4 ans.
Bio-impression 3D : d’autres applications dans un futur proche
Outre l’obtention de greffons de peau, la bio-impression fait l’objet d’études dans de nombreux autres domaines.
Ainsi, au Royaume-Uni, des scientifiques ont été capables d’imprimer en partie une cornée humaine. Bien que celle-ci soit dépourvue d’endothélium, couche cornéenne la plus profonde, cela permettrait déjà de prendre un charge un certain nombre de pathologies, sans toutefois autoriser un remplacement total de cette lentille naturelle essentielle à la fonction visuelle.
La bio-impression est aussi porteuse d’espoir dans le domaine de la reconstruction mammaire, chez les patientes ayant subi une mastectomie au cours du traitement d’un cancer du sein.
Enfin, sans parler de greffe, certaines équipes d’oncologie envisagent de bio-imprimer des tumeurs afin de pouvoir tester in vitro de nouveaux traitements anti-cancéreux.
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À quand la greffe d’organes complexes grâce à la bio-impression 3D ?
Pas à pas, la recherche progresse et les résultats se rapprochent de plus en plus du jour où la fiction deviendra réalité, quand il sera possible de bio-imprimer puis greffer avec succès les organes les plus complexes.
Mais le chemin est encore long et la communauté médicale s’accorde sur le fait qu’il faudra encore au moins pour cela une dizaine d’années. Néanmoins, les réalisations de plus en plus complexes de la bio-impression sont sur ce point extrêmement prometteuses.
Ainsi, en Australie, des chercheurs ont mis au point une imprimante 3D pour le traitement de la microtie. Il s’agit d’une anomalie qui se produit au cours des 3 premiers mois du développement embryonnaire et se traduit par l’absence partielle ou totale du pavillon de l’oreille. Après prélèvement de cellules sur le sujet à traiter et préparation d’une bio-encre adéquate, la méthode mise au point permet de bio-imprimer une oreille adaptée à la forme du visage du patient.
Ailleurs, une équipe israélienne a été capable, à partir de cellules non cardiaques prélevées sur le patient, de fabriquer des « patchs » pouvant être utilisés pour traiter certaines pathologies du cœur.
Il est donc très vraisemblable que la bio-impression permettra à terme d’obtenir des organes complexes. Néanmoins, un certain nombre d’étapes doivent d’ici là être franchies.
Notamment, s’il est aujourd’hui en théorie possible de bio-imprimer quasiment tous les organes (cœur, foie…), le problème est de les rendre fonctionnels. En effet, ces ensembles de tissus bio-imprimés sont effectivement vivants mais restent passifs. Ainsi, l’étape suivante devra consister à les rendre actifs, en s’assurant que les cellules et les tissus constitutifs interagissent entre eux, qu’ils se développent après s’être vascularisés, etc. C’est uniquement lorsque la communauté scientifique aura su « activer » ces organes bio-imprimés que leur greffe deviendra possible et révolutionnera définitivement la médecine.
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