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Impression 3D Laser du vivant : une approche innovante à Bordeaux

07 juillet 2014

Ces dernières années, l’impression 3D a connu un véritable essor dans le domaine de la santé. Les dispositifs médicaux ou prothèses sur mesure ont été les premières applications de cette nouvelle technologie. En 2011, une mâchoire en titane, imprimée en 3D, était implantée pour la première fois. Deux ans plus tard, une femme de 22 ans aux Pays-Bas recevait une prothèse de crâne (la plus grande jamais posée). Mais qu’en est-il de la bio-impression, c’est-à-dire l’impression de matière vivante cellulaire dans l’optique de réaliser des tissus biologiques fonctionnels ? Comment bio-imprimer des structures cellulaires 3D avec un laser? Que peut-on imprimer actuellement avec les techniques existantes ?

Outre les dispositifs médicaux réalisés à partir de matières inertes, les chercheurs se sont lancés un défi d’une toute autre nature : La Bio-impression consiste à imprimer de la matière vivante cellulaire !

Bio-imprimante 3D © Inserm/ Guillemot, Fabien – Alphanov / Lescieux, Ludovic

Bio-imprimante 3D

Contrairement à l’impression classique 3D, la Bio-impression implique de considérer une 4ème dimension : la dimension temporelle au cours de laquelle les cellules imprimées vont s’organiser, migrer et se différencier de manière autonome pour former des tissus fonctionnels.

La Bio-impression Laser à Bordeaux, une approche innovante

Le laboratoire “Bio-ingénierie tissulaire” (Unité Inserm 1026) développe des technologies Laser et de micro-fabrication en vue d’imprimer des tissus in vitro et in vivo. Cette unité mixte de recherche de l’Inserm et de l’Université de Bordeaux est l’une des seules au monde à utiliser ce procédé. Les travaux de Fabien Guillemot, chargé de recherche Inserm, et de son équipe ont donc fait figure de pionniers en Europe : dès 2005, ils ont permis de développer la Bio-impression assistée par Laser. L’objectif de l’équipe de Fabien Guillemot n’est pas seulement de positionner les cellules en 3D mais de définir et modéliser la dynamique d’auto organisation des cellules imprimées.

Quels résultats avec la Bio-impression assistée par Laser ?

En laboratoire, la Bio-impression utilise les principes de l’impression 3D, et procède ainsi à l’assemblage couche par couche des constituants des tissus biologiques (tels que les cellules et la matrice extracellulaire) selon des organisations prédéfinies par conception numérique.

Cette technologie permet la fabrication de tissus complexes grâce à l’impression d’encres biologiques dont les concentrations cellulaires sont voisines des conditions physiologiques et ce, avec une très haute résolution et une vitesse d’exécution élevée (> 10 000 gouttelettes par seconde).

 

“Dans le domaine de la Bio-impression, la technologie Laser est celle qui offre la résolution la plus élevée” explique Fabien Guillemot, chargé de recherche Inserm.

Impression de peau réalisée en juin 2014 © Inserm, Ludovic Lescieux Alphanov / Fabien Guillemot

Depuis 2005, l’équipe de recherche est parvenue à imprimer différentes structures et types cellulaires : des multicouches de kératinocytes (cellules de la couche superficielle de la peau et des phanères : ongles, poils, cheveux) et de collagène.

Les cellules imprimées sont viables (97% de viabilité après 6h) et les chercheurs ont confirmé que la Bio-impression n’affectait pas la différenciation cellulaire dans le cas d’impression de cellules souches humaines adultes.

Actuellement, les chercheurs travaillent sur l’impression de tissus de cornée et de la peau afin de répondre aux besoins de la médecine régénératrice, de la pharmacologie, de la cosmétique.

En parallèle, l’équipe de recherche mène également des expériences in vivo sur des souris. Elle est parvenue en 2010 à imprimer des cellules souches mésenchymateuses directement dans l’os de souris vivantes. La prochaine étape consiste à tester une chirurgie assistée par ordinateur qui permettrait d’imprimer des tissus in vivo directement à l’endroit même où cela est nécessaire.

Quelles perspectives pour demain ?

La Bio-impression a pour objectifs de concevoir des tissus fonctionnels dans le but de créer :

Malgré les avancées des recherches, il n’est actuellement pas possible d’imprimer des organes fonctionnels.

“Quand les chercheurs pourront créer des tissus fonctionnels, ils seront alors capables de modifier ces tissus pour les améliorer. Le débat éthique sera nécessaire pour savoir dans quelles mesures la modification des tissus sera possible et à quelles fins” (Fabien Guillemot)


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En savoir plus

Contact chercheur
Fabien Guillemot
Chargé de recherche Inserm Unité 1026 Bio ingénierie tissulaire (BIOTIS) (Inserm/Université de Bordeaux)
Groupe d’ingénierie tissulaire assisté par Laser (TEAL)
Tél. : 05 57 57 14 95

Contact presse
Juliette Hardy
Tél. : 01 44 23 60 98
 

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