Mieux comprendre la complexité du coeur humain grâce la bio-impression 3D

Le coeur est un organe complexe, avec une mécanique et physiologie difficiles à étudier et comprendre. Toutefois, l’impression 3D pourrait aider à mieux appréhender cette partie de notre corps vitale. C’est en tout cas l’objectif d’une équipe de chercheurs du centre Azrieli du CHU Sainte-Justine au Canada. Ils ont développé un “cœur sur puce” ou heart-on-a-chip en anglais : il s’agit d’un système réalisé par bio-impression 3D qui permettrait de simuler l’activité mécanique et électrique du cœur humain, reproduisant son comportement. Un dispositif qui pourrait rendre l’étude de chaque maladie cardiaque plus simple et de développer des traitements spécifiques, plus adaptés à chaque patient.  

Depuis quelques années maintenant, la bio-impression 3D évolue rapidement et est à l’origine de plusieurs projets médicaux prometteurs et encourageants. Ce procédé consiste à créer des structures vivantes, à partir de cellules humaines. A terme, l’un des objectifs visés par les utilisateurs de cette technologie serait de développer des organes viables, permettant ainsi de diminuer considérablement les personnes en attente d’un rein, d’un foie ou encore d’un cœur. Les greffes pourraient être plus rapides et potentiellement moins risquées. Il reste encore un long chemin à parcourir avant d’en arriver là mais la bio-impression promet de grandes avancées médicales. Pour l’instant, elle est principalement utilisée dans des phases de recherche, offrant des solutions alternatives pour mieux comprendre telle ou telle maladie. 

Celles qui touchent le cœur sont d’ailleurs particulièrement complexes. L’organe étant vital, il est très difficile aujourd’hui pour les professionnels de santé d’étudier en direct son activité cellulaire et de tirer des conclusions probantes. C’est pourquoi des chercheurs au CHU Sainte-Justine se sont penchés sur la création d’un anneau bio-imprimé qui reproduit la physiologie et la mécanique du coeur. Ils ont développé une bio-encre spécifique à base de polymères naturels photoréticulables, de gélatine méthacryloyl (GelMA), d’alginate méthacrylate (AlgMA), et de nanomatériaux électroconducteurs d’oxyde de graphène réduit (rGO). Cette combinaison a permis d’obtenir un matériau plus facile à imprimer mais aussi intégrant de meilleures propriétés mécaniques de traction et de compression. 

Les chercheurs ont donc imprimé en 3D des tissus cardiaque en forme d’anneau afin d’étudier plus facilement le comportement de l’organe. Il s’agit d’une sorte de puce qui peut être plus facilement produite et analysée. Houman Sovaji, professeur de pharmacologie et directeur de l’étude, explique : « Nos recherches ont permis de combiner la technologie de la bio-impression 3D pour produire des cœurs sur puce standard beaucoup plus rapidement et précisément. Qui plus est, nos résultats montrent que les dispositifs imprimés sont plus performants que ceux produits manuellement.” 

A terme, les chercheurs espèrent pouvoir utiliser les cellules souches du patient pour développer des modèles de maladies cardiaques et tester des traitements directement sur la puce et donc sur les cellules. Cela ouvre donc de nouvelles perspectives pour la création de médicaments plus performants, le tout de façon personnalisée. Ali Mousavi, autre auteur de l’étude, conclut : « La prochaine étape consistera à comparer des cellules cardiaques saines et malades afin de développer des modèles solides de pathologie cardiaque. Cela nous permettra également de tester en toute sécurité et avec précision l’effet de nouvelles molécules thérapeutiques sur les cellules. » En attendant, vous pouvez accéder à l’ensemble de l’étude ICI.

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*Crédits de toutes les photos : Centre Azrieli/CHU Sainte-Justine