Reportage réalisé au Laboratoire de Biophysique-Bioingénierie tissulaire à Bordeaux. Découvrez les coulisses de l'impression 3D dans le domaine de la santé.

Le rêve de la bioimpression est-il devenu réalité ? En partie. Les chercheurs du nouvel accélérateur de recherche technologique (ART) BioPrint, à Bordeaux, parviennent en effet à déposer des cellules, couche après couche, selon une organisation en trois dimensions, programmée pour mimer au plus proche celle des tissus natifs. Leurs outils ? Des bioimprimantes assistées par laser, jet d’encre et micro-extrusion, les trois technologies majeures de la bioimpression.

  • L'équipe de l'ART BioPrint
    L’équipe de l’ART, (de g. à d.) Hugo de Oliveira, coordinateur scientifique de l’ART, spécialiste biomatériaux et impression jet d’encre et extrusion, Davit Hakobyan, expert en bioimpression assistée par laser, Jean-Christophe Fricain, directeur de l’ART, et Nathalie Dusserre, responsable du pôle cellules et qualité, s’attaque au désemballage de la nouvelle imprimante multimodale Modulab, qui combine laser et jet d’encre.
    © Inserm/Guénet, François
  • Jean-Christophe Fricain
    Jean-Christophe Fricain est directeur de l’ART BioPrint et de l’unité de bioingénierietissulaire (BioTis, unité Inserm 1026), qui l’héberge dans ses locaux. " Nous sommes les seuls à disposer des trois technologies de bioimpression, se réjouit-il. Les combiner permet d’obtenir une large gamme de fabrication allant de la cellule unique à l’organe. "
    © Inserm/Guénet, François
  • La bioencre bleue, une suspension cellulaire, est étalée sur la lame "donneuse
    La bioencre bleue, une suspension cellulaire, est étalée sur la lame " donneuse ". Puis, Davit Hakobyan la place, bioencre dessous, dans le carrousel de l’imprimante. Un faisceau laser, guidé par l’ordinateur, va ensuite venir balayer le dessus de la lame suivant le modèle conçu à l’aide de l’ordinateur.
    © Inserm/Guénet, François
  • n faisceau laser, guidé par l'ordinateur, va ensuite venir balayer le dessus de la lame suivant le modèle conçu à l'aide de l'ordinateur
    La bioencre bleue, une suspension cellulaire, est étalée sur la lame " donneuse ". Puis, Davit Hakobyan la place, bioencre dessous, dans le carrousel de l’imprimante. Un faisceau laser, guidé par l’ordinateur, va ensuite venir balayer le dessus de la lame suivant le modèle conçu à l’aide de l’ordinateur.
    © Inserm/Guénet, François
  • n faisceau laser, guidé par l'ordinateur, va ensuite venir balayer le dessus de la lame suivant le modèle conçu à l'aide de l'ordinateur
    La bioencre bleue, une suspension cellulaire, est étalée sur la lame " donneuse ". Puis, Davit Hakobyan la place, bioencre dessous, dans le carrousel de l’imprimante. Un faisceau laser, guidé par l’ordinateur, va ensuite venir balayer le dessus de la lame suivant le modèle conçu à l’aide de l’ordinateur.
    © Inserm/Guénet, François
  • n faisceau laser, guidé par l'ordinateur, va ensuite venir balayer le dessus de la lame suivant le modèle conçu à l'aide de l'ordinateur
    À chaque impulsion du laser, une nanogouttelette se détache de la lame donneuse (à gauche) et est transférée sur la lame receveuse (à droite), pour former, dans cet exemple, le logo Science&Santé. Le laser est la technologie qui permet la meilleure
    résolution et la plus grande viabilité cellulaire.
    © Inserm/Guénet, François
  • chambres microfluidiques
    Pour perfuser un tissu imprimé, une des approches utilisées est de produire des chambres microfluidiques (en forme de losange) dans un gel. L’objectif ? Permettre la circulation à travers des structures bioimprimées du milieu de culture qui leur est nécessaire.
    © Inserm/Guénet, François
  •  Le tissu imprimé contenant des cellules endothéliales est placé dans une chambre microfluidique (forme de losange)
    Le tissu imprimé contenant des cellules endothéliales est placé dans la chambre. Celle-ci est ensuite connectée à un système de perfusion dynamique permettant la maturation d’un réseau capillaire au sein du tissu.
    © Inserm/Guénet, François
  • Chercheuse observant des cellules marquées avec un gène de fluorescence vert.
    Pour observer l’évolution des cellules une fois qu’elles sont bioimprimées, celles-ci doivent avoir été marquées auparavant, avec un gène de fluorescence vert par exemple. Nathalie Dusserre s’assure que c’est le cas pour ces cellules de glioblastome, une tumeur du cerveau.
    © Inserm/Guénet, François
  • A l'écran, des cellules endothéliales bioimprimées expriment un gène de fluorescence apparaissant en rouge et forment des réseaux ressemblant à des capillaires.
    À l’écran, les cellules endothéliales, qui expriment un autre gène de fluorescence, apparaissent en rouge, et forment des réseaux ressemblant à des capillaires.
    © Inserm/Guénet, François
  • Les têtes d'impression de l'imprimante sont constituées de microseringues qui permettent de délivrer des biomatériaux contenant des cellules vivantes, toujours selon une organisation programmée par ordinateur
    Combiner les grands volumes de la microextrusion et la précision du jet d’encre, c’est l’avantage de cette plateforme. Les têtes d’impression sont constituées de microseringues qui permettent de délivrer des biomatériaux contenant des cellules vivantes, toujours selon une organisation programmée par ordinateur.
    © Inserm/Guénet, François
  • Grâce aux données acquises par IRM d'un cerveau, la bioimprimante peut imprimer un modèle en 3D reproduisant fidèlement la structure initiale.
    Grâce aux données acquises par IRM d’un cerveau, la machine peut imprimer un modèle en 3D, reproduisant fidèlement la structure initiale. Dans le futur, cette approche pourrait permettre l’impression " sur mesure " de tissus pour des applications de médecine régénérative.
    © Inserm/Guénet, François

Cependant les "tissus" imprimés vont évoluer au cours du temps, ajoutant une quatrième dimension à l’impression 3D. Pour ce faire, ils doivent être nourris et oxygénés. Une limitation majeure pour imprimer un organe reste donc l’obtention d’un réseau vasculaire permettant la perfusion de la totalité des tissus. Pour autant, les structures cellulaires et organoïdes – modèles d’organe simplifiés – bioimprimés offrent déjà aux chercheurs la possibilité de tester différentes organisations de cellules, l’effet d’une radiothérapie ou encore de médicaments.

Inauguré le 12 octobre 2017, l’ART a pour mission principale d’accélérer la diffusion des technologies de bioimpression dans toute la communauté scientifique Inserm et d’appliquer les connaissances de cette équipe multidisciplinaire à différents domaines (ingénierie tissulaire, oncologie, pharmacologie…), pour faciliter le développement de projets de recherche innovants dans toutes les unités. Visite.

Reportage à retrouver dans le magazine Science&Santé n°38