Les scientifiques `` impriment '' le cœur en 3D à l'aide des tissus du patient
Bien que l'impression 3D ait progressé à pas de géant au cours des dernières années, son utilisation pour imprimer des organes humains fonctionnels est encore un rêve lointain. Récemment, cependant, les scientifiques ont rapproché ce rêve.
Crédit d'image: Advanced Science 2019 Les auteurs
Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès aux États-Unis.
Selon les Centers for Disease Control and Prevention (CDC), 610 000 personnes aux États-Unis meurent chaque année d'une maladie cardiaque.
Une fois qu'il a atteint ses étapes finales, la seule option de traitement est une transplantation cardiaque.
Comme il y a trop peu de donneurs de cœur, l'attente d'une transplantation vitale est longue.
Les scientifiques sont désireux de trouver des moyens de réparer les tissus cardiaques existants pour retirer ou reporter la nécessité d'une greffe.
Par exemple, si les chirurgiens pouvaient introduire un matériau dans le cœur, il pourrait former un échafaudage temporaire pour soutenir les cellules et stimuler la réorganisation cellulaire.
Cette soi-disant ingénierie tissulaire cardiaque présente un certain nombre de problèmes; principalement, les scientifiques doivent trouver un type de matériau que le corps ne rejetterait pas. Les chercheurs ont déjà essayé une gamme de matériaux et de méthodes, mais les candidats parfaits sont les cellules du corps du patient.
Bioink et cellules souches
Au cours des dernières années, les chercheurs ont fait des progrès vers la réplication artificielle de tissus humains.
Un groupe de scientifiques de l'Université de Tel Aviv en Israël a poussé ce travail un peu plus loin et fait passer l'ingénierie tissulaire cardiaque à l'étape suivante.
«C'est la première fois que quelqu'un n'importe où a réussi à concevoir et à imprimer un cœur entier rempli de cellules, de vaisseaux sanguins, de ventricules et de cavités.»
Chercheur principal, le professeur Tal Dvir
Les scientifiques ont conçu une approche révolutionnaire qui leur permet de créer la chose la plus proche d'un cœur artificiel à ce jour.
Leur première étape a été de faire une biopsie du tissu adipeux du patient; puis, ils ont séparé le matériau cellulaire du matériau non cellulaire.
Les chercheurs ont reprogrammé les cellules du tissu adipeux pour devenir des cellules souches pluripotentes, qui peuvent se développer dans la gamme de types de cellules nécessaires à la croissance d'un cœur.
Le matériau non cellulaire se compose de composants structurels, tels que les glycoprotéines et le collagène; les scientifiques les ont modifiés pour les transformer en «bioink».
Ensuite, ils ont mélangé ce bioink avec les cellules souches. Les cellules se sont différenciées en cellules cardiaques ou endothéliales (qui tapissent les vaisseaux sanguins), que les scientifiques pourraient utiliser pour créer des plaques cardiaques, y compris des vaisseaux sanguins.
Ils décrivent leurs méthodes en détail dans un article récent publié dans la revue Science avancée.
«La taille d’un cœur de lapin»
«Ce cœur est fabriqué à partir de cellules humaines et de matériel biologique spécifique au patient. Dans notre processus, ces matériaux servent de bioinks, des substances à base de sucres et de protéines qui peuvent être utilisées pour l'impression 3D de modèles tissulaires complexes », explique le professeur Dvir.
Il poursuit en disant: «Les gens ont réussi à imprimer en 3D la structure d'un cœur dans le passé, mais pas avec des cellules ou 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. »
Pour démontrer le potentiel de leur technique, les scientifiques ont créé un cœur petit mais anatomiquement précis, complet avec des vaisseaux sanguins et des cellules.
«À ce stade, notre cœur 3D est petit, de la taille d’un cœur de lapin», déclare le professeur Dvir. «Mais les cœurs humains plus grands nécessitent la même technologie.»
Il est à noter que cette technologie est encore très loin de pouvoir remplacer les transplantations cardiaques. Il ne s’agit là que d’un pas de plus sur le chemin, bien qu’il s’agisse d’un pas assez important.
La prochaine tâche cruciale, comme le dit le professeur Dvir, est de leur apprendre à se comporter comme des cœurs; il explique qu'ils «ont besoin de développer davantage le cœur imprimé. Les cellules doivent former une capacité de pompage; ils peuvent actuellement conclure des contrats, mais nous avons besoin d’eux pour travailler ensemble. »
«Notre espoir, poursuit-il, est que nous réussirons et prouverons l’efficacité et l’utilité de notre méthode.»
Il y a encore un long chemin à parcourir, mais les chercheurs sont enthousiasmés par le chemin parcouru.
«Peut-être que dans 10 ans, il y aura des imprimeurs d'organes dans les meilleurs hôpitaux du monde, et ces procédures seront effectuées régulièrement.»
Professeur Tal Dvir
