Des chercheurs ont utilisé l’impression 3D pour créer des tissus de foie humain qui pourraient bientôt être testés dans la Station spatiale internationale.
En Amérique, au moins 17 personnes par jour meurent en attendant une transplantation d’organe. Mais au lieu d’attendre la mort d’un donneur, que se passerait-il si nous pouvions un jour faire pousser nos propres organes ?
La semaine dernière, six ans après l’annonce par la NASA de son Vascular Tissue Challenge, un concours destiné à accélérer la recherche qui pourrait un jour déboucher sur des organes artificiels, l’agence a désigné deux équipes gagnantes. Le défi demandait aux équipes de créer un tissu d’organe humain épais et vascularisé, capable de survivre pendant 30 jours.
Les deux équipes, nommées Winston et WFIRM, toutes deux de l’Institut de médecine régénérative de Wake Forest, ont utilisé des techniques d’impression 3D différentes pour créer des tissus hépatiques cultivés en laboratoire, capables de répondre à toutes les exigences de la NASA et de conserver leur fonction.
« Nous avons adopté deux approches différentes, car lorsque vous examinez les tissus et la vascularisation, vous considérez que le corps fait deux choses principales », explique Anthony Atala, chef d’équipe pour le WFIRM et directeur de l’institut.
Les deux approches diffèrent dans la manière dont la vascularisation – comment les vaisseaux sanguins se forment à l’intérieur du corps – est réalisée. L’une utilise des structures tubulaires et l’autre des structures tissulaires spongieuses pour faciliter l’apport de nutriments aux cellules et l’élimination des déchets. Selon M. Atala, le défi représentait un point de repère pour la bio-ingénierie car le foie, le plus grand organe interne du corps, est l’un des tissus les plus complexes à reproduire en raison du grand nombre de fonctions qu’il remplit.
« Lorsque le concours est apparu il y a six ans, nous savions que nous avions essayé de résoudre ce problème par nous-mêmes », explique Anthony Atala.
En plus de faire progresser le domaine de la médecine régénérative et de faciliter la création d’organes artificiels pour les humains qui ont besoin de greffes, le projet pourrait un jour aider les astronautes lors de futures missions dans l’espace lointain.
Le concept d’ingénierie tissulaire existe depuis plus de 20 ans, explique Laura Niklason, professeur d’anesthésie et de génie biomédical à Yale, mais l’intérêt croissant pour l’expérimentation spatiale commence à transformer le domaine. « D’autant plus que le monde s’intéresse maintenant aux voyages spatiaux privés et commerciaux, les impacts biologiques de la faible gravité vont devenir de plus en plus importants, et c’est un outil formidable pour aider à comprendre cela. »
Mais les équipes gagnantes doivent encore surmonter l’un des plus grands obstacles de l’ingénierie tissulaire : « Faire en sorte que les choses survivent et conservent leur fonction sur une longue période est un véritable défi », déclare Andrea O’Connor, responsable du génie biomédical à l’université de Melbourne, qui qualifie ce projet, et d’autres comme lui, d’ambitieux.
Dotée d’un prix en espèces de 300 000 dollars, l’équipe arrivée en première position – Winston – aura bientôt la chance d’envoyer ses recherches à la Station spatiale internationale, où des recherches similaires sur les organes ont déjà eu lieu.
En 2019, l’astronaute Christina Koch a activé la BioFabrication Facility (BFF), qui a été créée par la société de recherche aérospatiale Techshot, basée à Greenville, dans l’Indiana, pour imprimer des tissus organiques en microgravité.
Ce projet de recherche a des objectifs similaires à ceux du Vascular Tissue Challenge de la NASA, explique Eugene Boland, scientifique en chef de Techshot. Sauf qu’au lieu d’imprimer en 3D des tissus hépatiques, l’objectif est de créer des tissus cardiaques transplantables au cours des dix prochaines années.
Quelle est la différence entre l’impression d’organes et de tissus sur Terre et dans l’espace ? Eugene Boland a décrit la différence de techniques en comparant la mécanique de l’impression avec Play-Doh à celle de l’impression avec du miel.
Cette année, le BFF doit faire l’objet d’une mise à niveau – une mise à niveau qui, selon Rich Boling, vice-président de Techshot chargé de la promotion de l’entreprise, pourrait rendre cette technologie susceptible de sauver des vies mieux adaptée à une commercialisation future, tant dans l’espace que sur Terre. Au cours des prochains mois, cette mise à niveau consistera à ajouter la capacité d’imprimer avec des aiguilles émoussées, du même type que celles utilisées pour imprimer au sol.
« Le projet a toujours été, pour l’essentiel, hors de la Terre, pour la Terre. Nous avons toujours eu l’impression de faire cela pour des choses comme, par exemple, la pénurie de donneurs d’organes « , a déclaré Rich Boling.
Techshot envisage également d’utiliser un jour des tissus et des organes artificiels pour aider à traiter des maladies, voire des malformations congénitales.
Et les organes artificiels et les tissus humains ne sont que deux des nombreuses ressources qui pourraient être demandées lors de futures missions spatiales. Techshot prévoit de participer prochainement au Deep Space Food Challenge de la NASA, qui vise à développer des options alimentaires durables pour les missions avec équipage de longue durée. L’entreprise pense que les techniques d’impression 3D utilisées en génie biomédical pourraient être tout aussi utiles pour créer une source de nourriture.
Même s’il faudra attendre encore longtemps avant que les astronautes puissent s’implanter des tissus artificiels ou manger leurs hamburgers bio-ingénierie préférés, la bio-impression 3D commence à ouvrir ces possibilités.
https://www.technologyreview.com/2021/06/18/1026556/nasa-bioprinting-artificial-organs-space
https://www.nasa.gov/feature/deep-space-food-challenge
