Les vaisseaux sanguins s'impriment désormais en 3D

L'impression en trois dimensions a déjà fait couler pas mal d'encre ces dernières années. Dans le domaine médical, cette nouvelle technologie qui permet de produire des objets en série avec une grande précision a permis de créer la création de prothèses de hanche, de genou, et même des parties du crâne, ou encore de la trachée.

Tissus imprimés

Depuis une dizaine d'années, c'est dans le domaine de l'impression du vivant que celle-ci alimente le plus d'espoir, et notamment celui de pouvoir un jour pallier au manque d'organes disponibles pour les transplantations par des organes bio artificiels. Dans l'impression du vivant, une fine couche de collagène remplace le papier, tandis que l'encre est un mélange de cellules. Il n'y a plus qu'à programmer l'imprimante afin qu'elle reproduise l'organisation tridimensionnelle des cellules que l'on trouve nativement dans les tissus humains. Mais pour l'heure, cette impression du vivant se limite à la création de tissus aux structures simples et non vascularisés  - comme l'épiderme, la cornée, ou encore des cellules hépatiques - notamment utilisés en lieu et place de cobayes animaux, pour tester certains médicaments et produits cosmétiques.

Mais entre la fabrication de tissus imprimés et celle de véritables organes existait jusqu'à présent un obstacle technique de taille : la difficulté à imprimer des vaisseaux sanguins, pourtant indispensables pour alimenter les organes en oxygène et nutriments garant de leur fonctionnement. Malheureusement, en raison de leur petite taille, de leur fragilité et de la complexité de leur disposition dans les tissus vivants, ces vaisseaux sont très difficiles à recomposer de manière artificielle.

Des chercheurs en veine

De ce fait, les résultats publiés en mai dans Lab on a Chip, revue de la "Royal Society of Chemistry" pourraient donc changer la donne. Les travaux menés conjointement dans les universités d'Harvard et de Sydney ont ainsi permis d'imprimer des capillaires, indispensables à la vascularisation des organes. C'est en effet au niveau de ces petits vaisseaux qui créent un réseau enchevêtré au sein même des organes que se produisent les échanges entre le sang et les cellules qui assurent leur survie.

Pour donner naissance à ces fameux vaisseaux d'un diamètre de quelques microns, l'équipe américano-australienne a du relevé un défi technique en plusieurs étapes, détaillées dans l'étude. A l'aide d'une "bio-imprimante" de dernière génération, les chercheurs ont tout d'abord fabriqué un minuscules réseau de fibres interconnectées qui a servi de moule pour produire les vaisseaux sanguins artificiels. Ce moule a ensuite été recouvert de collagène de synthèse, riche en protéines de structure. Une fois cet enduit rigidifié sous l'effet de la chaleur, les chercheurs ont pu retirer le moule.

La dernière étape a enfin consisté à recouvrir ce réseau tubulaire de cellules endothéliales - les cellules qui tapissent les parois internes de tous les vaisseaux sanguins humains - puis à les laisser croître afin que la vascularisation s'opère. Une semaine plus tard, les chercheurs obtenaient des capillaires sanguins stables, capables d'irriguer des tissus. Un capacité confirmée dans une seconde expérience dont les résultats ont été publiés en juin dans la revue Biofabrication. Les chercheurs sont alors parvenus à imprimer des cellules de foie vascularisées avec ces vaisseaux imprimés.

Un chemin encore long

Cette nouvelle avancée constitue un pas décisif vers l'impression d'organes complexes en 3D, mais la route vers l'organe bio artificiel est encore longue. "A l'heure actuelle, l'impression 3D ne permet pas d'obtenir de tissus dont la surface excède un centimètre cube", rappelle Fabien Guillemot, chercheur en bio-ingénierie tissulaire à l'Inserm qui précise toutefois que la recherche dans ce domaine bénéficie de progrès constants. Grâce notamment aux progrès de la vascularisation 3D, nous nous dirigeons déjà vers la création de structures vivantes plus grosses via deux axes : la production de petits organes qui vont croître ; et l'impression des micro structures vivantes que l'on assemble entre elles pour former des structures plus importantes", explique le chercheur. Toutefois, la complexité de la micro-architecture des organes fait que l'on n'obtiendra sans doute pas de véritables organes par impression avant des dizaines d'années.