CELLINK

1984. Une année marquante pour les sciences. Des géants de la technologie comme Apple et Dell lancent de nouveaux ordinateurs personnels. La biologie fait la une des journaux du soir avec Steen Malte Willadsen qui réussit à cloner un mouton par transfert nucléaire. Et Tetris. C’est aussi l’année où Charles Hull a mis au point la première méthode de stéréolithographie pour imprimer de la résine couche par couche. C’est l’année où la bio-impression 3D est née.

Premières percées en bio-impression

Dans les années 90, l’impression 3D a commencé à inclure l’impression de matériaux à base d’hydrogel. En 1996, le Dr Gabor Forgacs a commencé à expérimenter la culture de cellules sur un échafaudage spatial, une structure tridimensionnelle. Et c’est au tournant du millénaire que la première vessie artificielle au monde a été cultivée avec succès et transplantée chez un enfant par le professeur Anthony Atala et son équipe. L’organe synthétique a été créé sur une structure de collagène et ensemencé avec les cellules du tissu vésical du patient. Le patient est toujours vivant et en bonne santé.

En 2003, Thomas Boland a modifié une imprimante à jet d’encre de bureau pour qu’elle imprime du biomatériau. Et quelques années plus tard, en 2009, le même Dr Forgacs – qui utilisait des échafaudages spatiaux pour faire pousser des cellules – a innové en créant un bioprinter 3D capable d’imprimer des cellules vivantes sans utiliser de structure. La bio-imprimante d’Organovo a bouleversé le secteur en permettant d’imprimer directement de nouveaux types de tissus, tels que des vaisseaux sanguins, sans utiliser au préalable un échafaudage cellulaire. Cela a conduit à davantage de percées en matière de bio-impression dans le domaine de l’ingénierie tissulaire, et à la recréation d’un plus grand nombre de matériaux vivants tels que la peau, le cartilage, le foie et les tissus vasculaires, ainsi que les valves cardiaques.

De nouvelles bio-imprimantes facilitant l’innovation

En 2015, c’était au tour de CELLINK de secouer l’industrie avec sa bioink universelle révolutionnaire, la toute première sur le marché à être commercialisée. De même, CELLINK a égalé sa propre disruption avec sa première bio-imprimante design abordable et de haute qualité, INKREDIBLE. Succès immédiat, cette bio-imprimante commerciale à extrusion pneumatique a également ouvert la voie à d’autres types de bio-imprimantes, utilisant d’autres technologies d’impression 3D telles que l’impression par lumière – stéréolithographie (SLA) -, l’impression par laser et l’impression holographique.

Des percées plus récentes dans le domaine de la bio-impression continuent d’élargir le spectre des applications de bio-impression. Des cornées bioprintées en 3D ont été cultivées avec succès à partir de cellules humaines au Royaume-Uni. Un cœur humain à petite échelle, composé de vaisseaux sanguins coronaires et de chambres telles que les oreillettes et les ventricules, a été cultivé à partir de cellules humaines en Israël. C’est en Pologne qu’a été créé le premier pancréas bionique au monde doté de vaisseaux sanguins. Bien que le tissu bioprint ne soit pas un pancréas de taille normale, il en contient une partie de la fonctionnalité, étant entièrement constitué d’îlots pancréatiques, qui sont de petites structures à l’intérieur de l’organe lui-même et qui produisent de l’insuline et du glucagon. Il s’agit d’un progrès important dans le traitement des diabétiques, qui ne sont pas en mesure de produire leur propre insuline et doivent donc actuellement recourir à des injections. Les îlots pancréatiques imprimés sont actuellement testés sur des porcs.

La bio-impression sur puce et dans l’espace

Il existe aussi ce qu’on appelle un organe sur puce (OOC). Et ça a l’air aussi étrange que ça en a l’air. Cette technologie consiste en une petite planche avec des micro-trous qui sont reliés par des micro-rainures ou des canaux. Dans une description plus scientifique, il s’agit d’une culture cellulaire microfluidique en 3D. La microfluidique est un domaine dans lequel le comportement et la manipulation des fluides sont étudiés à très petite échelle, typiquement, de microlitres (10-6) à picolitres (10-12). Chaque petit puits de la plateforme contient des cellules de tissu. De très, très petits morceaux d’organes, comme une partie de cœur, de foie, de poumon, de rein. Les canaux médians qui les relient sont remplis de gel et transportent des cellules. L’ensemble est censé imiter un système d’organes, ou un système vivant de base sur lequel des médicaments pharmaceutiques peuvent être testés.

Passant à un territoire plus inexploré, les scientifiques impriment désormais aussi des organes dans l’espace, dans le mini-laboratoire mobile de la Station spatiale internationale. Pourquoi si loin ? L’apesanteur de l’espace offre des conditions de culture uniques pour la croissance de cellules humaines en trois dimensions. Sur Terre, les structures sont imprimées couche par couche. En microgravité, les cellules testées sur Terre et dans l’espace ont montré leur capacité à se développer dans l’espace de manière illimitée, pour former des structures complexes. Des cellules souches humaines sont cultivées pour se différencier en tissus corporels et cartilagineux, ainsi qu’en d’autres tissus d’organes. Dans le cadre d’un projet d’un mois à bord de l’ISS, les scientifiques espèrent également réaliser l’impression d’organoïdes, des versions en tube à essai d’organes plus petits et moins complexes.

L’histoire de la bio-impression n’est pas linéaire. 1984 a été le début d’un domaine qui s’est développé et continuera à diverger en plusieurs branches à chaque question, chacune avec ses applications prometteuses et innovantes. Dernière frontière ? Imprimons-la et volons au-delà.