La bio-impression d'organes humains complexes est désormais davantage envisageable, grâce à l'invention d'une technique novatrice par une équipe de chercheurs. Ils ont réussi à bio-imprimer en 3D un cœur humain fonctionnel.

Cette nouvelle étape de la bio-impression 3D est une bonne nouvelle pour la médecine et pour de milliers de patients dans le monde. Des chercheurs de l’Université Carnegie-Mellon ont publié leurs résultats ce 2 août 2019, dans la revue Science, et c’est impressionnant : ils ont réussi à bio-imprimer en 3D un organe complexe fonctionnel, à savoir un cœur humain.

Les chercheurs ont procédé à une amélioration d’une technologie appelée Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH), brevetée par la startup Fluidform 3D. La bio-impression est une technique déjà bien avancée d’ingénierie, déjà utile en médecine (par exemple pour des greffes de peau). Mais elle était jusqu’à maintenant freinée par la difficulté à reproduire des biomatériaux complexes, mous et dynamiques.

Les chercheurs de l’Université Carnegie-Mellon et de Fluidforms ont construit un coeur par bio-impression 3D. // Source : Université Carnegie-Mellon

La nouvelle version des FRESH a permis d’imprimer un cœur humain avec une complexité de reproduction sans précédent : les cellules humaines, les petits vaisseaux sanguins, les valves et le battement des ventricules. «  Nous avons maintenant la capacité de réaliser des impressions qui reproduisent les propriétés structurelles, mécaniques et biologiques essentielles des tissus natifs », se réjouit Adam Feinberg, cofondateur de Fluidform.

Le secret est dans un gel

Le principal obstacle à la bio-impression d’organes complexes était que les biomatériaux mous ne pouvaient pas être structurés au-delà de quelques couches, à cause d’un phénomène d’affaissement. Le collagène (essentiel à tous les tissus du corps) se présente sous forme de liquide, dans sa forme première, ce qui — à l’air libre — provoque une sorte de flaque lorsqu’on essaye de l’imprimer. L’équipe d’Adam Feinberg a trouvé la solution : un gel temporaire de support aux biomatériaux.

Grâce à ce bain de gel, le collagène est déposé progressivement couche par couche. Il a le temps de se solidifier. Ensuite, lorsque l’impression est achevée, le gel disparaît en fondant lors du passage de la température ambiante à la température corporelle. Ce gel permet de structurer l’organe, sans rien endommager lorsqu’il est retiré.

Les cœurs imprimés par le dispositif FRESH sont la reproduction fidèle de la structure anatomique du patient, scannée préalablement par IRM. L’organe est, selon les chercheurs, parfaitement fonctionnel, jusqu’à la parfaite synchronisation des contractions.

Une avancée médicale importante

Cette découverte par l’équipe de l’Université Carnegie-Mellon ne concerne pas que le cœur, mais bel et bien une grande partie des organes complexes du corps humain. «  L’impression par FRESH du collagène et d’autres biomatériaux mous est une plate-forme dont le potentiel est de construire des structures pour une large gamme de tissus et d’organes », précise le communiqué.

Université Carnegie-Mellon

La bio-impression 3D est une discipline qui peut faire avancer la médecine dite personnalisée. Une avancée de bio-ingénierie telle que FRESH peut servir à réparer plus efficacement des dommages profonds ou de surface et, en stade ultime, elle peut apporter une véritable révolution dans la transplantation d’organes — où la demande est très forte.

Mais les chercheurs préviennent : il faudra attendre encore quelques années avant une utilisation médicale à grande échelle. Pour accélérer les progrès, ils ont d’ailleurs développé des modèles open source qui pourront servir de socle à des laboratoires médicaux et à des étudiants.

Crédit photo de la une : Université Carnegie-Mellon

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