Bio-imprimante 3D : révolution ou science-fiction ?

Reproduire des os, un foie, un cœur ou un rein transplantables avec une imprimante couplée à des encres biocompatibles, c’est l’enjeu de la bio-impression. Cette biotechnologie du futur est déjà une réalité pour reconstituer de la peau humaine en 3DAlors, l’homme réparé avec une bio-imprimante 3D : révolution ou science-fiction ? Quelques pistes de recherche pour y voir plus clair.

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Des os, du cartilage et un cœur imprimés en 3D  

• Os et cartilages régénérés

Une jeune pousse médicale danoise vient de valider pour l’homme une nouvelle technique d’impression 3D afin de fabriquer des os biocompatibles, qui ne dégradent pas le milieu biologique et n’interfèrent pas sur les autres structures du corps. Ces structures osseuses sont réalisées sur mesure et en relief, en couplant un scan de la zone d’implantation à un logiciel d’analyse de la forme de l’implant. Des matériaux vivants sont bio-imprimés. Ils sont constitués de particules poudreuses de calcium, de phosphates et d’acides gras. L’implant ainsi créé possède une structure poreuse progressivement colonisée et absorbée par les vaisseaux sanguins et les os.

Les risques suivants sont minorés : 

  • les rejets d’implants ;
  • les complications infectieuses liées à l’implantologie ;
  • les risques chirurgicaux et anesthésiques liés à une deuxième opération pour retirer ou changer la prothèse.

On mesure ainsi l’étendue des possibles de la fabrication additive sur les deux-cent-six os de notre squelette : vertèbres, sternum, pelvis, crâne… la liste des pièces à réparer est longue. L’homme fera-t-il un jour mentir l’adage selon lequel il ne fera pas de vieux os ? Quant aux maladies dégénératives telles que l’arthrose ou la polyarthrite rhumatoïde, elles font l’objet d’essais cliniques en vue de créer un cartilage destiné à l’impression 3D.

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• Micro-cœur à l’essai

Après la fabrication en avril 2019, d’un cœur miniaturisé avec une bio-imprimante 3D de « la taille d’un cœur de lapin », par l’équipe du  professeur Dvr (de la Faculté des sciences de la vie de l’Université de Tel Aviv), une compagnie de biotechnologie américaine a réitéré l’exploit en septembre 2019.

L’homme a déjà réussi à imprimer en 3D la structure d’un cœur, mais pas avec des cellules ni avec des vaisseaux sanguins. Nos résultats démontrent le potentiel de notre approche pour l’ingénierie du remplacement personnalisé de tissus et d’organes à l’avenir, ajoute le professeur Dvr.

L’équipe américaine ajoute, de son côté, avoir réussi à reproduire les quatre chambres internes et certaines valves cardiaques spécifiques. 

La course au cœur bio-imprimé transplantable est lancée. De quoi nous donner des palpitations…

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Des greffes « anti-rejets » et des tissus évolutifs

• Biocompatibilité parfaite des greffons

Face à la pénurie des greffes d’organes, force est de constater que cette avancée médicale est un immense espoir pour les 25 000 personnes en attente d’un greffon dans le monde. Rappelons au passage que les maladies cardio-vasculaires représentent la première cause de mortalité mondiale.

Notons aussi qu’un patient greffé avec un cœur, un foie ou un rein bio-imprimé n’aura plus à prendre ses traitements « anti-rejets » à vie ni à subir son lot d’effets secondaires !

• Réparation de malformations congénitales

En 2012 déjà, trois nourrissons américains atteints d’une anomalie mortelle et incurable des voies respiratoires (forme sévère de trachéomalacie), ont pu être sauvés grâce à des implants sur-mesure et imprimés en 3D. Réalisées en moins de trois jours, ces prothèses, fabriquées en polymère biodégradable, ont permis la réparation de la trachée défaillante de ces bébés du fait de leur capacité à changer de forme et à s’adapter à la croissance de l’enfant.

Même si la greffe n’a pas encore eu lieu, des chercheurs indiens ont également réussi à faire croître le cartilage d’une oreille bio-imprimée en laboratoire. Les enfants souffrants d’une malformation congénitale de l’appareil auditif (microtie) pourront bénéficier de cette avancée médicale, et grandir avec une oreille reconstituée, qui évoluera avec eux. En attendant, nous sommes tout ouïe !

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Les organes imprimés : des outils de simulation idéaux

Avant de pouvoir être greffés sur des humains, ces organes clonés en trois dimensions ouvrent la voie à la simulation d’une intervention chirurgicale. L’objectif est bien de limiter les erreurs médicales et leurs conséquences qui peuvent être dramatiques et onéreuses.

Les tissus bio-imprimés de foie et de rein pourront également servir de tests fiables pour de potentiels médicaments. C’est d’ores et déjà possible sur le micro-cœur, qui selon ses créateurs, permet « de tester des médicaments sur une structure anatomique appropriée ».

Un autre point est à souligner : au stade préimplantatoire chez l’humain, ces simulations auront pour effet positif de minimiser l’expérimentation animale à des fins scientifiques. D’ailleurs, les directives de la législation européenne et française encouragent le développement de méthodes alternatives.

Ce qu’on peut retenir…

La bio-impression 3D, ce n’est plus de la science-fiction. En 2017, L’INSERM lança le deuxième accélérateur de recherche technologique consacré à l’impression de tissus humains. Les avancées de la recherche permettront d’implanter des cellules fonctionnelles avec des capacités régénératrices aux alentours de 2024. Autant dire que cette biotechnologie du futur est pour demain !

La révolution des bio-encres et de l’impression en trois dimensions du vivant est bien en marche. Misons alors sur un code déontologique et une bioéthique sans failles, pour éviter les dérives possibles.

Sandrine Michel

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