L’impression 3D au service des patientes atteintes d’un cancer du sein

Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), 7,8 millions de femmes vivantes ont été victimes d’un cancer du sein au cours des cinq dernières années, ce qui en fait le cancer le plus répandu au monde ainsi que l’une des principales causes de décès par cancer chez les femmes. Des hommes sont également atteints de ce cancer, le Centre pour le contrôle et la prévention des maladies américain (CDC) a notamment constaté qu’un patient sur 100 souffrant d’un cancer du sein est un homme. Parmi les femmes atteintes de cette pathologie, 40 % doivent subir une mastectomie, c’est-à-dire l’ablation partielle ou totale d’un sein, pour se rétablir. Cependant, seulement 20 % de ces femmes choisissent la reconstruction mammaire, même si elle est souvent recommandée aux patientes. Afin de soutenir les victimes actuelles, passées et futures du cancer du sein, octobre a été désigné comme le mois de la sensibilisation au cancer du sein. Nous en profitons donc pour vous présenter quelques cas d’applications de l’impression 3D qui visent à lutter contre cette maladie ou qui tentent de la guérir.

Healshape

Fondée à Lyon en janvier 2020, Healshape est une startup biomédicale spécialisée dans la reconstruction et l’augmentation mammaire via la bio-impression. Elle propose aujourd’hui une bioprothèse entièrement personnalisée et bio-imprimée à partir d’une encre facilitant la régénération des tissus de chaque femme.  La prothèse est résorbable, conçue  à partir de matériaux biomimétiques naturels. Une fois implantée, le médecin pourra y injecter des cellules de la patiente en effectuant un lipofilling. Ainsi, une seule opération est nécessaire. Ces cellules adopteront alors la forme de la bioprothèse et seront capables de reconstruire du tissu mammaire. Après ce travail de quelques mois, la prothèse pourra se résorber toute seule, laissant place uniquement aux cellules de la patiente qui devrait donc retrouver son sein.

myReflection

L’entreprise néo-zélandaise myReflection s’appuie sur la numérisation 3D pour développer des prothèses mammaires sur-mesure. Le principe est simple : chaque patiente se rend dans un des centres de la marque et l’un des consultants effectuera une numérisation de la poitrine grâce  à un scanner 3D portable. Après avoir travaillé le modèle 3D, les équipes impriment en 3D une coque prototype en PLA pour vérifier la forme, l’ajustement et la taille de la prothèse. Si la patiente donne son accord, alors la fabrication de la prothèse peut commencer (celle-ci n’est pas imprimée en 3D). Pour l’instant, myReflection ne livre qu’en Nouvelle-Zélande ; comptez 613 dollars néo-zélandais (environ 370 euros) pour la phase de numérisation, de test et 3 prothèses.

Lattice Medical et la bioprothèse Matisse

Depuis sa fondation en 2017 à Lille, la startup Lattice Médical a levé 2,3 millions d’euros. Des fonds qui lui ont permis de développer une application destinée à la reconstruction mammaire. La société a mis au point une bioprothèse baptisée MATTISSE, afin de proposer une alternative aux prothèses en silicone, qui nécessitent une opération chirurgicale tous les 10 ans. Constituée d’un matériau résorbable, la bioprothèse MATTISSE est, grâce à l’impression 3D, parfaitement adaptée à la morphologie de la patiente. Et contrairement aux prothèses en silicone, étant donné qu’elle est résorbable, une seule opération suffit. Pour concevoir les bioprothèses, la jeune entreprise s’inspire des propriétés de la dentelle de Calais et utilise un dôme imprimé en 3D qui sert de guide à la croissance cellulaire. Et c’est l’un des principaux avantages des bioprothèses MATTISSE – elles permettent une reconstruction naturelle car elles régénèrent les tissus adipeux des patientes. Enfin, en ce qui concerne le procédé utilisé pour la production des prothèses, Lattice Médical a recours à la technologie FDM.

Le MD Anderson Cancer Center

Lorsque l’on parle aux patientes de leurs tumeurs, il peut être difficile de comprendre à quoi elles ressemblent réellement, car les images des mammographies n’offrent qu’une vue en deux dimensions. Cela peut les rendre confuses quant au traitement à choisir. Le MD Anderson a trouvé une solution à ce problème en imprimant en 3D des répliques de seins et des tumeurs qu’ils contiennent. Grâce à la fabrication additive, les radiologues Elsa Arribas et Lumarie Santiago ont commencé à fabriquer des modèles de seins personnalisés imprimés en 3D pour illustrer précisément les tumeurs. Ces modèles permettent aux médecins et patients du centre de discerner quelles sont les différentes options de traitement. Ils peuvent également être utilisés comme guide 3D durant l’étape opératoire, ce qui permet de réaliser des opérations plus efficaces avec moins de complications.

Des « antennes » en TPU imprimées en 3D pour traiter le cancer du sein

L’hyperthemie est une méthode de traitement du cancer dans lequel les tissus corporels sont chauffés à une température élevée qui va tuer et endommager les cellules cancéreuses tout en conservant les tissus normaux intacts. Ce traitement peut cependant se révéler peu pratique car il est souvent réalisé à l’aide de systèmes encombrants et rigides qui sont inconfortables pour le patient. Yusuku Makai, Sizian Li et Minyoung Suh ont potentiellement trouvé un moyen d’améliorer le traitement grâce à la fabrication additive. Dans leur étude intitulée « 3D-printed thermoplastic polyurethane for wearable breast hyperthermia », les chercheurs affirment que des antennes imprimées en 3D à partir de TPU seraient plus efficaces que les méthodes traditionnelles. Ils ont constaté que ces antennes offraient non seulement plus de confort à leurs patientes, mais permettaient également d’ajuster les niveaux d’exposition, même si pour le moment, certaines limites sont encore à prendre en compte.

La collaboration de 3D Systems et Collplant

Au début de l’année, CollPlant et 3D Systems ont conclu un accord pour co-développer une matrice de tissus mous régénérables imprimée en 3D, destinée à la reconstruction mammaire et capable de favoriser l’infiltration et la prolifération des cellules grâce à des bio-encres basées sur le rhCollagène. Cette régénération tissulaire minimise le risque de réaction immunitaire négative. En raison de son origine végétale, le rhCollagène offre également une sécurité supérieure tout en répondant aux exigences mécaniques des procédures d’implantation.

Des prothèses mammaires imprimées en 3D

Une équipe de scientifiques a mené une étude sur le traitement du cancer du sein par chimiothérapie localisée. La chimiothérapie traditionnelle est administrée en doses massives, ce qui entraîne des effets secondaires toxiques tels que la perte de cheveux, l’anémie et les nausées. Grâce à l’impression 3D, les chercheurs ont conçu une prothèse contenant du paclitaxel (PTX) et de la doxorubicine (DOX) afin de limiter la récurrence des tumeurs malignes et des métastases. Il s’est révélé que la prothèse imprimée en 3D contenant les molécules était capable de libérer les médicaments en continu pendant plus de 3 semaines, ce qui empêche un retour des cellules cancéreuses et limite considérablement les effets secondaires. Bien que l’étude ait été menée sur des souris, les résultats sont prometteurs pour le développement de futurs traitements contre le cancer du sein.

Le partenariat entre Fraunhofer IPT et BellaSeno

En collaboration avec l’entreprise BellaSeno, le Fraunhofer IPT travaille au développement d’un système de production automatisé qui permettra à l’avenir de fabriquer des implants mammaires à partir de tissus autologues. Dans le cadre de ce projet, les entreprises combinent leur expertise de l’impression 3D ainsi que leurs connaissances dans les domaines de la mécanique, de l’électronique et des techniques de mesure. Cette nouvelle méthode devrait donner de l’espoir à de nombreuses femmes, les implants classiques provoquant souvent une réaction de défense de l’organisme et présentant donc un risque supplémentaire pour la santé des patientes. Avec les implants en polycaprolactone imprimés en 3D par BellaSeno, le matériau implanté est censé être complètement dégradé par l’organisme en deux ans de telle sorte à ce que le sein soit à nouveau constitué des propres cellules du corps. Grâce à la fabrication additive, il devrait également être possible de créer les implants de manière plus efficace et à moindre coût, ce qui permettrait à davantage de femmes de se faire opérer. Toutefois, il faudra attendre plusieurs années avant que les implants ne soient approuvés. Les deux entreprises espèrent disposer d’un premier prototype dans les prochaines années.

Le Centre médical d’Asan et les modèles de sein imprimés en 3D

Grâce à des modèles de seins imprimés en 3D, les médecins peuvent désormais mieux préparer l’opération d’ablation de la tumeur. Derrière ce projet se cache une équipe de recherche du centre médical d’Asan, dirigée par le professeur Ahn Sei-hyun, le professeur associé Ko Beom-seok et le professeur adjoint Kim Nam-kug. Des répliques des seins des patientes sont imprimés en 3D et utilisés par les médecins pour préparer les opérations. Le processus se déroule ainsi : le sein et la tumeur sont d’abord modélisés. Ensuite, la forme de la tumeur est projetée verticalement sur la surface et le modèle du sein est alors imprimé en 3D. Le jour de l’opération, une fois la patiente sous anesthésie, le modèle mammaire imprimé en 3D est placé sur le sein avec la tumeur, ce qui permet de marquer avec précision là où l’opération doit avoir lieu. Le professeur Ko Beom-seok explique : « La chirurgie du cancer du sein à l’aide du guide mammaire permet d’obtenir une marge de résection chirurgicale exacte, préservant le sein autant que possible en réduisant les taux de nouvelles opérations et de récidive tout en offrant un résultat cosmétique globalement amélioré. »

Plcoskin

Soutenu par la Commission européenne et « Eureka », un réseau européen de R&D, le projet vise à développer de nouveaux implants mammaires grâce à l’impression 3D au cours des prochaines années. Le projet est dirigé par la startup coréenne de biotechnologie Plcoskin. L’université Yonsei et le fabricant néerlandais de dispositifs médicaux LipoCoat apporteront également leur expertise lors du développement du produit. L’objectif est de développer conjointement un implant mammaire biodégradable à base de polycaprolactone (PCL). Les implants seront donc imprimés en 3D avec du PCL et préalablement recouverts de films de collagène et de lipides en utilisant la technologie brevetée de LipoCoat. Cette méthode permettrait de réduire le taux d’infection des implants et de diminuer l’inconfort des patients après l’opération. Le projet sera subventionné à hauteur de 1,7 millions de dollars US au cours des prochaines années. 

Isolement des cellules cancéreuses agressives

Un groupe de recherche de l’université de Gérone a réussi à isoler les cellules à l’origine du cancer du sein chez la femme. Ils ont imprimé en 3D de minuscules matrices appelées échafaudages, qui reproduisent les tissus et les fibres du corps humain. À l’aide du logiciel BCN3D Cura et de l’imprimante 3D Sigma du fabricant barcelonais, ils ont testé différents paramètres afin de créer les modèles les plus optimaux pour la recherche. Ils ont fait 10 copies de chaque configuration afin de voir quelle géométrie séparait le mieux les cellules souches, qui provoquent les rechutes. En isolant les cellules souches, les chercheurs pourront mieux les étudier pour trouver les biomarqueurs responsables des tumeurs et les cibler avec des médicaments.

Que pensez-vous de ces différentes applications pour lutter contre le cancer du sein ? N’hésitez pas en tout cas à partager vos commentaires sur ce projet dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !