La bio-impression – ou bio-print en anglais – n’est pas nouvelle en soi, mais les avancées techniques sur lesquelles la discipline s’appuie la remet sur les devants de la scène. Se basant sur des principes similaires à l’impression 3D, la bio-impression a pour finalité de créer des structures cellulaires avec en ligne de mire des possibilités d’usages spectaculaires. Qu’est-ce que la bio-impression ? Quelles sont les différentes techniques déployées actuellement ? Pourquoi est-elle considérée comme l’avenir de la médecine ?
La bio-impression, l’impression 3D de tissus cellulaires
La popularisation des techniques actuelles d’impression 3D a mis un coup de projecteur sur la bio-impression. Car la discipline consiste à créer des structures cellulaires grâce à une imprimante 3D spécifique. De nombreuses techniques sont employées (cf « Les différentes techniques de bio-impression » pour créer des structures cellulaires mais elles ont toute la même finalité : parvenir à créer un organe fonctionnel grâce aux cellules ainsi imprimées et l’implanter au corps humain.
Nombreuses sont les personnes en attente d’une greffe d’organe dans le monde, nombreux sont les malades qui sont dans l’attente d’un éventuel don de rein, de foie, de cœur. La bio-impression est considérée comme la médecine de demain car elle a pour but de combler cette attente. Les organes seraient à terme créés, produits grâce à des cellules constituées via la technique de l’impression 3D.
Rien qu’en France et en 2017, plus de 20 000 patients étaient en liste d’attente pour bénéficier d’une éventuelle greffe d’organe. Un peu moins de 6 000 personnes ont pu y avoir accès. C’est pour répondre à cette problématique majeure que la bio-impression fait l’objet d’intenses recherches et d’un développement sans précédent.
Les premiers pas de la bio-impression remontent à la fin des années 80 aux États-Unis. Le docteur Robert J. Klebe de l’Université du Texas était parvenu à créer des tissus cellulaires synthétiques à l’aide d’une imprimante à jet d’encre classique.
En 2002, c’est au tour du professeur Anthony Atala de l’Université de Wake Forest de s’y essayer avec succès puisqu’il est parvenu à créer le premier organe grâce à la bio-impression, en l’occurrence un rein à échelle réduite. Ce sont ces deux étapes qui ont posé les bases de ce qu’est en train de devenir la bio-impression. Dès lors, des laboratoires se sont multipliés, essentiellement aux États-Unis.
En 2010, le laboratoire Organovo est devenu le premier acteur mondial à être spécialisé sur la bio-impression, appelé également « bio-printing » . Sa plus grande recherche actuelle porte sur la mise au point d’un procédé d’impression de tissus du foie humain. Les travaux vont bon train, et le laboratoire a bon espoir de parvenir à ses fins. Il s’agirait alors d’une véritable révolution dans la médecine puisque la technique pourrait remplacer la transplantation traditionnellement pratiquée pour les malades en attente d’une greffe de foie.
Parvenir à créer ou à reconstituer des organes en imprimant des cellules est à la fois un défi technique et un espoir sans précédent pour de nombreux malades. La bio-impression est en cela la médecine de demain ; la médecine de demain qui se développe aujourd’hui. A ce jour, 5 techniques différentes d’impression sont à l’essai partout autour du monde, en Europe y compris.
Les différentes techniques de bio-impression
La bio-impression compte actuellement 5 techniques : la bio-impression inkjet, par extrusion, assistée par laser, la stéréolithographie et la bio-impression par ondes acoustiques.
1. La bio-impression « inkjet »
La bio-impression « inkjet » est la technique la plus ancienne, celle qui a ouvert la voie aux autres procédé. Comparable à une imprimante à jet d’encre, la bio-impression inkjet dépose des gouttelettes de bio-encre couche par couche sur un support spécial en hydrogel ou sur une plaque de culture.
Le laboratoire Organovo utilise cette technique dans sa recherche de création de tissus fonctionnels pour le foie. Le but : rallonger la durée de vie du foie du malade en remplaçant les tissus endommagés afin que le patient puisse recevoir ultérieurement un don de foie.
2. La bio-impression par extrusion
Cette technique de bio-impression se base sur l’extrusion de bio-matériaux afin de créer des modèles 3D et des structures cellulaires via le mouvement d’un piston à pression. Suite à une première phase d’application couche par couche, les cellules sont ensuite assemblées pour concevoir des modèles 3D.
3. La bio-impression assistée par laser
Le laser est utilisé dans ce cas en temps que source d’énergie nécessaire pour déposer les multiples couches de bio-matériaux. Trois éléments entrent en jeu dans cette technique singulière : une source laser, un film plastique couvert de matériaux biologiques et un récepteur. Le laser irradie le film, s’en suit une évaporation des matériaux biologiques qui se déposent par la suite dans le récepteur sous forme de gouttes. Le récepteur contient un bio-polymère dont le but est d’aider les cellules à se développer, à se multiplier.
4. La stéréolithographie
La stéréolithographie est une technique utilisée dans la médecine mais elle provient de l’industrie. Le principe est de parvenir à créer des prototypes rapidement en créant des modèles solides à partir d’un modèle numérique. La stéréolithographie se base également sur l’impression 3D mais en solidifiant un photopolymère grâce à la lumière ultra-violette.
Cette technique appliquée à la médecine en est encore à ses débuts, de par l’exigence technique qu’elle nécessite.
5. La bio-impression par ondes acoustiques
Mise au point aux États-Unis. par l’Université Carnegie Mellon, la Pennsylvania State University et le MIT, la bio-impression par ondes acoustiques offre comme avantage majeur d’offrir un niveau de performance élevé en termes de précision.
La bio-impression représente un espoir sans précédent pour de nombreux patients. La discipline pourrait pallier l’épineux problème de l’attente d’un don d’organe ou de la reconstitution de certaines cellules endommagées. Elle ouvrirait la voie à une médecine personnalisée, sur-mesure, dans laquelle le corps médical peut concevoir et adapter chaque traitement et chaque opération au profil exact du patient. Reste que le coût de telles techniques freine pour l’instant son développement à l’échelle supérieure mais la bio-impression est aujourd’hui plus que jamais la médecine de demain.
