Des tissus pulmonaires imprimés en 3D pour analyser l’impact des vapeurs toxiques sur l’Homme

Tout au long de la journée, nous sommes entourés de différentes odeurs, dont certaines peuvent nuire à notre santé. En effet, des produits chimiques tels que l’ammoniac ou le chlore peuvent être particulièrement dangereux. Les personnes les plus à risque sont celles qui travaillent dans les ports et les usines, où des incidents peuvent survenir. Ces deux substances restent parmi les plus transportées aux États-Unis notamment, ce qui rend leur gestion et leur manipulation délicates et potentiellement dangereuses.

Pour mieux comprendre les dangers liés à certains produits chimiques, la Direction des sciences & technologies et son Centre d’analyse de la sécurité chimique (CSAC) a collaboré avec le Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM). Ensemble, ils travaillent à réduire les effets de l’exposition à ces substances. Ils ont développé des cellules et des tissus pulmonaires humains imprimés en 3D sur des micropuces afin de réaliser des études approfondies.

L’impression 3D pour recréer et étudier le tissu pulmonaire

Theresa Pennington, responsable du projet, insiste sur l’importance de leurs recherches : « Avec notre programme d’organes sur puce, nous imprimons en 3D un tissu pulmonaire sur une micropuce, puis nous l’exposons à des vapeurs toxiques. Cette approche nous permet de mieux comprendre comment le poumon humain réagit aux substances chimiques gazeuses, bien plus précisément que n’importe quel autre outil dont nous disposons. » En effet, l’imprimante 3D de Wake Forest pour le tissu organique pulmonaire marque une grande avancée par rapport aux méthodes traditionnelles. Rabih Jabbour, chercheur principal du S&T CSAC, explique : « Grâce à la technologie Organ-on-a-Chip, nous pouvons créer un système de tissu pulmonaire en utilisant la robotique. Nous imprimons en 3D un modèle de poumon qui reproduit fidèlement l’environnement d’un poumon humain réel, avec du tissu vivant. L’automatisation par robot permet d’éliminer les erreurs humaines, garantissant une précision optimale. »

L’équipe suit toutes les règles légales et éthiques pour utiliser des cellules de donneurs. Ces cellules sont placées dans une bio-imprimante 3D, qui les transforme en un tissu ressemblant à un vrai poumon humain. « La micropuce mesure seulement 2,5 x 5 cm, voire moins », explique le Dr Sean Murphy, co-directeur du projet WFIRM. À l’intérieur, on trouve un tissu pulmonaire artificiel avec de minuscules canaux (60 microns de diamètre), aussi fins qu’un cheveu, où l’air circule comme dans un vrai poumon. En y faisant passer de l’air contenant des substances toxiques, on peut observer comment les cellules réagissent à la pollution.

Le modèle Organ-on-a-Chip permet de réaliser des tests dans un environnement stable et reproductible, réduisant ainsi le recours aux animaux pour les expériences. Il offre une meilleure précision pour simuler la physiologie humaine, contrairement aux modèles animaux, dont les réactions peuvent ne pas correspondre à celles des humains dans les mêmes conditions. Mais quel est l’objectif principal de ces recherches ? Il s’agit de créer une base de données détaillée sur les produits chimiques dangereux et leurs effets toxiques. Cette information sera essentielle pour aider les autorités à se préparer et réagir face à des accidents ou des attaques. Mieux comprendre l’impact des substances toxiques est au cœur de cette recherche. Elle vise à détecter une éventuelle exposition et à analyser les effets sur la santé, aussi bien immédiats qu’à long terme. Ces avancées pourraient aussi aider les médecins à choisir les meilleurs traitements pour leurs patients.

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*Crédits de toutes les photos : Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM)