Compatibilité entre impression 3D volumétrique & cellules vivantes : chronologie d’un succès technologique
C’est le troisième essai de l’équipe de scientifiques de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en charge de l’amélioration d’une technique d’impression 3D volumétrique développée depuis 2017. Selon leur dernière publication, cette version est 70 fois plus efficace que les précédentes et permet, pour la première fois, d’imprimer des structures intégrant des cellules vivantes.
Le résultat de cette nouvelle étude ? Une oreille humaine de taille réelle, imprimée en hydrogel à base de gélatine. L’oreille intègre des cellules humaines qui, six jours après l’impression, étaient toujours en vie et avaient commencé à s’organiser en réseaux.
Oreille imprimée grâce au processus TVAM (crédits photo: LAPD / EPFL).
Le TVAM, qu’est ce que c’est ?
La technique en question s’appelle tomographic volumetric additive manufacturing (TVAM). Il s’agit d’une méthode consistant à projeter un faisceau laser depuis différents angles sur un récipient rotatif rempli de résine photosensible.
Le TVAM est développé à l’EPFL depuis 2017, lorsqu’une première équipe a posé les bases de la méthode. Quelques années plus tard, le groupe du professeur Christophe Moser au LAPD a pris le relais. Depuis, trois améliorations successives ont été publiées.
- 2022 : À cette époque, le procédé TVAM classique ne fonctionnait qu’avec des résines transparentes, qui laissaient passer la lumière sans déviation. Les résines utilisées en biomédecine sont cependant opaques, et la lumière s’y disperse avant d’atteindre sa cible. Pour résoudre ce problème, une caméra a été employée pour suivre la trajectoire réelle de la lumière et appliquer des corrections computationnelles en temps réel, atteignant ainsi une précision quasi équivalente à celle obtenue avec une résine transparente.
- 2025 : Seulement 1 % de la lumière projetée atteignait réellement la résine, ce qui nécessitait une puissance lumineuse très élevée. Pour y remédier, les chercheurs ont opté pour la projection d’un hologramme directement dans le récipient rotatif de résine. Cette approche a permis d’utiliser 25 fois moins de puissance optique, tout en améliorant le résultat.
2026 : L’amélioration holographique de 2025 utilisait encore un matériel modulant l’amplitude de la lumière, et non directement sa phase. Lors de leur nouveaux essais, l’équipe a mis en œuvre un dispositif contrôlant directement la phase du faisceau lumineux, ce qui a multiplié l’efficacité par 70. Malgré l’utilisation d’un laser à diode de 150 mW, bien moins puissant que ceux utilisés auparavant, la viabilité cellulaire a été confirmée.
María Álvarez-Castaño, doctorante, et Christophe Moser, directeur du LAPD (crédits : Adrien Buttier/EPFL).
Pourquoi la source d’énergie change tout
Cela peut sembler un détail technique, mais la source d’énergie change tout. Les cellules vivantes sont sensibles à la lumière : les surexposer durant le processus d’impression causerait des dégâts irrémédiables. En utilisant 70 fois moins d’énergie, l’équipe a réussi à rendre le procédé compatible avec de vraies cellules vivantes.
L’oreille imprimée ne représente qu’une première étape. L’équipe s’est fixé comme objectif de travailler à améliorer la fidélité de projection et d’examiner l’opportunité que représentent les biorésines à plus haute densité cellulaire. Pour en savoir plus sur cette dernière avancée de l’EPFL, cliquez ICI.
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*Photo de couverture : projection holographique d’un modèle d’oreille humaine sur un récipient contenant un échantillon (crédits : Adrien Buttier/EPFL).
