La bio-impression, une méthode pour comprendre la réabsorption rénale
Après trois années d’études, une équipe de scientifiques de l’Université Harvard vient de présenter ses travaux de recherche en matière de modèles de reins bio-imprimés en 3D. Ceux-ci s’intéressent plus particulièrement à la réabsorption rénale hors du corps humain ; ils ont donc imprimé en 3D un modèle de tubule proximal vascularisé pour mieux comprendre l’ensemble du processus.
Dans le secteur médical, la bio-impression est le plus souvent utilisée pour créer des organes, un début prometteur pour faciliter leur don – le nombre de donneurs est en effet bien plus faible que les patients qui attendent une greffe. Les technologies de bio-impression pourraient bien débloquer cette situation ; on pense notamment à Organovo qui travaille sur la fabrication de tissus de foie humains, mais aussi à la startup BIOLIFE4D qui veut imprimer en 3D un coeur. L’équipe de l’Université Harvard ne cherche pas quant à elle à bio-imprimer des organes mais plutôt à comprendre le mécanisme complexe de la réabsorption rénale.
Le professeur Lewis, responsable de la recherche
Le rôle déterminant des tubules proximaux
Nos reins jouent un rôle essentiel dans notre corps, notamment pour maintenir une bonne composition de notre sang. Pour y parvenir, des glomérules viennent éliminer les excès d’eau et de déchets puis des structures spécialisées, appelées tubules proximaux, réabsorbent les “bonnes” molécules et les renvoient dans notre sang. Aujourd’hui, de nombreux produits et maladies compromettent les fonctions du tube proximal mais la façon dont ces effets se produisent est encore limitée.
Les chercheurs ont donc conçu un modèle 3D de tubule proximal vascularisé dans lequel sont imprimés en 3D des tubules et des vaisseaux sanguins perfusables indépendamment les uns à côté des autres au sein d’une matrice extracellulaire artificielle. À l’aide de leur appareil de nouvelle génération, l’équipe aurait mesuré le transport du glucose du tube proximal vers les vaisseaux sanguins, ainsi que les effets de l’hyperglycémie, un état associé au diabète chez les patients.
Tubules et vaisseaux bio-imprimés en 3D
Afin de tester son dispositif, l’équipe a induit dans son modèle «l’hyperglycémie», un état glycémique élevé associé au diabète et un facteur de risque connu de maladie vasculaire, en faisant circuler une concentration de glucose quatre fois supérieure à la normale par le compartiment tubulaire proximal. « Nous avons constaté que des taux élevés de glucose transportés vers les cellules endothéliales dans le compartiment vasculaire provoquaient des lésions cellulaires, a déclaré Kimberly Homan, doctorante et chercheuse de l’université. En faisant circuler un médicament dans le tubule qui empêche le glucose d’aller dans les cellules épithéliales des tubules proximaux, nous avons éliminé ces lésions néfastes.”
L’objectif immédiat de l’équipe serait de développer davantage ces modèles pour les utiliser dans les applications pharmaceutiques. Au-delà de ses applications immédiates pour le dépistage des drogues et la modélisation des maladies, elle étudie aussi la possibilité d’utiliser ces dispositifs vivants pour augmenter la dialyse rénale. Actuellement, les machines de dialyse qui sauvent des vies filtrent le sang, mais elles sont incapables de récupérer des nutriments précieux et d’autres espèces du filtrat dont le corps a besoin pour nombre de ses fonctions, ce qui peut entraîner des carences et des complications à long terme. Les chercheurs pensent que les tubules vascularisés bio-imprimés en 3D pourraient permettre d’améliorer les thérapies de remplacement du rein.
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