L’entreprise BIOLIFE4D réussit à imprimer en 3D un cœur humain miniature L’entreprise BIOLIFE4D réussit à imprimer en 3D un cœur humain miniature

L'entreprise BIOLIFE4D réussit à imprimer en 3D un cœur humain miniature BIOLIFE4D utilise un procédé de fabrication bien particulier pour obtenir la bio-encre nécessaire pour l’impression 3D. © BIOLIFE4D

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Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde. Selon l’Organisation mondiale de la santé, en 2030 près de 23,6 millions de personnes mourront de ces affections. Pourtant, les recherches continuent d’avancer, parfois même à pas de géant. Le 9 septembre 2019, l’entreprise américaine BIOLIFE4D a annoncé, dans un communiqué, avoir réussi à imprimer un mini cœur humain, grâce à la technique de la bio-impression. Ce procédé utilise les cellules de la personne malade et non d’un tiers, éliminant ainsi les risques de rejet et la nécessité d’un traitement immunosuppresseur.

Le cœur est plus petit – environ le taille de celui d’une souris – mais a exactement la même structure qu’un vrai cœur humain, valves et vaisseaux sanguins compris. BIOLIFE4D utilise un procédé de fabrication bien particulier pour obtenir la bio-encre nécessaire pour l’impression. L’entreprise a également mis au point un nouvel algorithme avec « des paramètres d’impression 3D optimisés« , testé à cette occasion sur le site de recherche de la société JLABS à Houston (Texas) sous la direction de M. Ravi Birla, directeur scientifique de l’entreprise.

Les cellules souches sont reprogrammées en cellules cardiaques

Sur le plan technique, les scientifiques collectent des échantillons de sang du patient. Ces cellules sont transformées en cellules souches pluripotentes induites puis « reprogrammées » en cellules cardiaques, également appelées cardiomyocytes (photo ci-dessous). Elles sont mélangées à des nutriments dans une solution d’hydrogel. Ainsi, l’entreprise de biotechnologie obtient de la bio-encre ou « bio-ink », élément indispensable pour procéder ensuite à l’impression 3D du cœur couche par couche. Pour faire fusionner les différents niveaux, la chaleur n’est jamais utilisée car elle risquerait du tuer les cellules. Un échafaudage de support est utilisé pour maintenir les éléments biologiques en place. Et magie ! Le processus naturel d’assemblage opère.


Le rôle de pompe n’est rempli que partiellement

L’organe imprimé ne reproduit que partiellement les fonctionnalités de l’organe capable, en principe, d’envoyer le sang dans l’ensemble du corps. A terme, l’objectif de BIOLIFE4D serait d’imprimer un cœur humain fonctionnel d’une taille normale pour pouvoir le commercialiser. 

En juillet 2018, l’entreprise avait déjà réussi l’impression d’un patch cardiaque. Ce dispositif est constitué de plusieurs cellules présentes dans le cœur humain mais également d’une vascularisation préliminaire. L’équipe de scientifiques avait défié la lenteur médicale. Le procédé a été réalisé en quelques jours, contre 6 à 8 mois habituellement.

La bio-impression 3D progresse

Les personnes souffrant d’insuffisance cardiaque terminale ont peu de chance de survie. En raison du nombre limité de donneurs, les patients décèdent avant d’avoir pu bénéficier d’une transplantation. Et même quand ils peuvent en bénéficier, ils risquent de subir un rejet de la greffe. C’est la raison pour laquelle nombre d’entreprises se tournent vers l’impression 3D pour trouver des solutions.

En avril 2019, des scientifiques de l’université de Tel-Aviv, en Israël, ont réussi à imprimer un cœur à partir de cellules humaines. Ces travaux ont été publiés dans la revue Advanced Science. Avec une longueur de 2 centimètres et un diamètre d’1,4 centimètre, il est également beaucoup plus petit qu’un cœur normal. Il a été fabriqué à partir de cellules graisseuses reprogrammées en cellules cardiaques.

Le mini cœur est imprimé dans un hydrogel personnalisé (photo ci-dessous). Très proche d’un vrai cœur, il ne contient néanmoins pas de réseau de vaisseaux sanguins rendant impossible la liaison avec la vascularisation du patient. Incapable de battre comme l’organe d’origine, il ne s’agissait que d’un prototype.


Certains scientifiques misent plutôt sur l’impression de certaines parties de l’organe. Début août 2019, des chercheurs de l’université Carnegie Mellon, en Pennsylvanie, ont publié une étude dans la revue Science sur l’impression en 3D d’une valve cardiaque (photo ci-dessous). Les chercheurs ont utilisé cette fois-ci du collagène, soit le composant principal de la matrice extracellulaire du corps humain. Baptisée « Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels », cette méthode de bio-impression se déroule de la manière suivante : le collagène est déposé couche par couche dans un bain de gel, ce qui permet à ce matériau de se solidifier. Le bain de gel est chauffé à température ambiante pour le détacher de la structure imprimée sans l’endommager. Et, ainsi la valve cardiaque est prête.

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