L’impression 3D de glace permettrait de créer des vaisseaux sanguins artificiels

Le besoin de dons d’organes (en particulier de cœurs, de reins et de foies) se faisant de plus en plus pressant, un nombre grandissant de scientifiques se consacrent à la recherche de moyens de créer des organes artificiels viables, même si le succès n’a pas été au rendez-vous au cours des dernières années. Toutefois, un récent projet semble être prometteur. Des chercheurs de l’université Carnegie Mellon ont trouvé un moyen de combler le fossé entre les organes disponibles et la demande de greffes. En utilisant l’impression 3D de glace, ils ont découvert qu’il était possible de créer des structures qui ressemblent à des vaisseaux sanguins, imitant leur conception naturelle et leur permettant de fonctionner correctement dans le corps.

Cette nouvelle arrive à point nommé. Au 1er janvier 2023, selon le « Baromètre 2023 sur la connaissance et la perception du don d’organes en France » publié par l’Agence de la biomédecine, 10 810 patients étaient sur liste d’attente active en France c’est-à-dire immédiatement éligibles à une greffe d’organe, tous organes confondus. C’est un nombre encore trop élevé : c’est là que des méthodes comme l’impression 3D ont suscité beaucoup d’espoir.

En 2022, les greffes ont augmenté de 4% en France mais il reste encore de nombreuses personnes en liste d’attente (crédits photo : Agence de la biomédecine)

En effet, bien que de nombreux travaux aient été consacrés à des techniques telles que la bio-impression, la création d’organes cultivés en laboratoire s’est heurtée à des obstacles constants. Le plus important est que la conception de réseaux de vaisseaux sanguins dans des organes artificiels fonctionnant comme des organes naturels représente un défi de taille. En général, les vaisseaux sanguins artificiels traditionnels ne sont pas en mesure d’imiter les vaisseaux naturels et ne peuvent donc pas fonctionner correctement. Aujourd’hui, l’impression 3D de glace pourrait être la solution.

L’impression 3D de glace utilisée pour créer des vaisseaux sanguins artificiels

Nous vous avons déjà parlé de l’impression 3D de glace, développée à l’origine par des chercheurs en ingénierie de Carnegie Mellon en 2022. Le processus consiste généralement à ajouter un courant d’eau à une surface très froide. L’eau en question est de l' »eau lourde », c’est-à-dire que les atomes d’hydrogène de l’eau sont remplacés par du deutérium, ce qui donne à l’eau un point de congélation plus élevé et contribue à créer une texture lisse. Comme on peut s’y attendre, la pièce est fabriquée en congelant l’eau couche par couche.

Feimo Yang, étudiant diplômé dans les laboratoires de Philip LeDuc et Burak Ozdoganlar à l’université Carnegie Mellon, qui dirige cette recherche, explique en quoi l’impression 3D de glace diffère des autres procédés : « Ce qui différencie notre méthode des autres types d’impression 3D, c’est qu’au lieu de laisser l’eau geler complètement pendant l’impression, nous la laissons maintenir une phase liquide sur le dessus. Ce processus continu, que nous appelons « freeform », nous permet d’obtenir une structure très lisse. Nous n’obtenons pas l’effet de superposition typique de nombreuses impressions 3D« .

Crédits photo : Feimo Yang

Une fois les modèles de glace imprimés en 3D terminés, ils sont intégrés dans un matériau gélatineux, le GelMA. Ce matériau est exposé à la lumière UV, ce qui fait durcir la gélatine et fondre la glace. Il en résulte des canaux de vaisseaux sanguins réalistes.

Les chercheurs ont réussi à démontrer qu’ils pouvaient introduire des cellules endothéliales dans ces vaisseaux sanguins fabriqués. Elles tapissent tous les vaisseaux sanguins et régulent les échanges entre la circulation sanguine et les tissus environnants. Les cellules ont survécu sur la gélatine pendant deux semaines et les chercheurs ont maintenant l’intention de les cultiver plus longtemps.

Outre les greffes d’organes, cette recherche pourrait être idéale pour tester les effets des médicaments sur les vaisseaux sanguins. Ils constituent certainement une avancée majeure dans la création de réseaux de vaisseaux sanguins complexes et réalistes pour l’ingénierie tissulaire. Pour en savoir plus, consultez le communiqué de presse ICI.

*Crédits photo de couverture : Carnegie Mellon University