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Oreilles, mâchoires, muscles à volonté : cette nouvelle imprimante 3D qui vient de démontrer qu’elle pourrait nous fournir en chair, en os et en organes

Selon la revue scientifique Nature Biotechnology, des chercheurs de l'Université Wake Forest en Caroline du Nord ont créé une imprimante 3D pouvant produire des organes, des tissus et des os qui pourraient théoriquement être implantés dans un homme vivant. Un réel pas en avant, là où beaucoup d'autres équipes de chercheurs avaient jusqu'ici échoué.

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Publié le - Mis à jour le 22 Février 2016
Oreilles, mâchoires, muscles à volonté : cette nouvelle imprimante 3D qui vient de démontrer qu’elle pourrait nous fournir en chair, en os et en organes

Le principe général de la technique, c'est de fabriquer des objets constitués à la fois d'une sorte de gélose contenant des cellules vivantes et d'un composé plus rigide, qui don Crédit Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

Atlantico : Le journal scientifique "Nature biotechnology" relate la création d'une imprimante 3D capable de reproduire des organes pouvant servir de greffes sur le corps humain. En quoi cette imprimante est-elle une innovation (comparaison avec d'autres types d'imprimantes qui ont déjà tenté de créer des organes humains) ?

Hervé Seitz : Le principe général de la technique, c'est de fabriquer des objets constitués à la fois d'une sorte de gélose contenant des cellules vivantes (qui pourront se multiplier, coloniser l'objet, fabriquer du cartilage...) et d'un composé plus rigide, qui donne une consistance à l'ensemble. Ce composé est biodégradable, si bien que quand les cellules auront fini de coloniser l'implant, elles auront finalement remplacé le composé rigide. Les précédentes tentatives s'étaient restreintes à des synthèses de petits implants, et dans les cas où ils avaient ensuite été implantés in vivo chez un animal, il s'était agi de structures souples (qui ne sont pas soumises à de fortes contraintes mécaniques) et de petite taille.

La nouveauté de cette étude, c'est que les auteurs ont pu fabriquer des structures de plus grande taille (de l'ordre de quelques centimètres de long, comme par exemple le cartilage d'une oreille humaine) et rigides (outre le cartilage d'oreille, ils ont notamment pu fabriquer un morceau d'os de mâchoire humain). Ils ont dû apporter plusieurs améliorations aux techniques existantes : en fabriquant des micro-canaux dans l'implant (de manière à ce que l'oxygène et les nutriments atteignent les cellules les plus internes, éloignées de la surface de l'implant ; cette astuce leur a permis de fabriquer des structures de grande taille, dont les cellules restaient vivantes même au beau milieu de l'implant) ; en synthétisant leur implant dans une sorte de matrice rigide, qui assure le maintien de l'ensemble pendant la synthèse, et qui est éliminée ensuite ; et en améliorant la précision spatiale de l'impression 3D, pour disposer les cellules à volonté au cours de la synthèse.

A quel stade de l'expérimentation en est l'équipe de chercheurs ?

Ils ont réussi à créer une variété d'implants : un os de mâchoire humain qui n'a pas été implanté in vivo mais dont ils ont pu vérifier que plus de 90% des cellules avaient survécu au processus d'impression 3D ; des morceaux d'os de crâne de rat, ensuite implanté dans des rats trépanés (ces implants se sont bien intégrés, ils se sont vascularisés, ce qui signifie que le système sanguin du rat a colonisé l'implant, assurant la survie des cellules osseuses à long terme) ; un cartilage d'oreille humaine (la forme du lobe d'oreille a d'abord été déterminée par imagerie médicale, et l'assemblage de cellules a été imprimé en 3D selon cet enregistrement) : en 5 semaines, les cellules de l'implant ont fabriqué du cartilage selon la forme souhaitée ; et du muscle de cuisse de souris (implanté à proximité d'un nerf de la cuisse chez des rats, l'implant s'est ensuite innervé : le système nerveux du rat est venu se connecter à ce nouveau muscle). Leur travail a donc abouti à la fabrication de différents implants, qui, lorsqu'ils ont pu être testés in vivo, ont été bien intégrés par l'organisme receveur. C'est une condition du succès de l'implant à long terme : il faut qu'il soit connecté au système sanguin de l'organisme (qui apportera oxygène et nutriments aux cellules de l'implant, sans quoi il se nécroserait), et s'il s'agit d'un muscle, il faut qu'il soit innervé, de façon à ce que le système nerveux puisse commander la contraction ou le relâchement du muscle.

 
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Hervé Seitz

chercheur spécialiste en biologie moléculaire au CNRS. Il est rattaché à l'Institut de génétique humaine (IGH) de Montpellier.

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