Bioimpression : “Le challenge est de faire de la peau avec une tenue mécanique que l’on pourra suturer”

Les techniques ont-elles évoluées ? Comment fabrique-t-on un tissu biologique ? Quels sont les challenges à relever ? Pour faire le point sur l’avancée de la bioimpression en France, nous avons interrogé Christophe Marquette, coordinateur de la plateforme 3DFab créée en 2015 à Lyon, et spécialisée dans la fabrication additive pour les applications médicales. Le biochimiste réalise des recherches sur les matériaux pour qu’ils puissent être implantables en 3D, comme des tissus pour la greffe ou des implants sur mesure.

Depuis la création de la plateforme 3DFab en 2015, comment la bioimpression a-t-elle évolué en France ?

Les techniques sont beaucoup plus matures. Nous avons accès à des outils performants en bioimpression, inspirés des techniques de l’impression du plastique comme l’encre chargé en cellules. On utilise par exemple des techniques d’extrusion, une sorte de seringue qui réalise des traits fins de pâte. Le dessin en 3D se réalise par pression sur la buse. Il existe également des technologies hybrides extrusion – jet d’encre pour les cellules n’aimant pas la pâte, comme celle de la rétine n’étant pas engluée dans un film plus épais. Il y a encore des choses à améliorer, mais la technique est plutôt bien rodée. En fonction de la qualité des machines, on va avoir des choses plus précises, mieux résolues et plus reproductibles.

Comment imprime-t-on un tissu ?

On n’imprime pas le tissu, on imprime la cellule vivante dans de la gelée. Pour devenir un tissu, il faut la laisser maturer. C’est comme faire murir un fruit, cela prend du temps. Pour faire une peau par exemple, il nous faut 20 minutes afin d’imprimer une surface de 10 x 10 cm et 2 à 3 semaines pour qu’elle devienne de la peau. La grande partie de la recherche se focalise sur l’accélération de la maturation des cellules. Et comment s’en servir pour devenir un tissu fonctionnel avec vascularisation.

Rendre un tissu fonctionnel, est-ce le challenge de la bioimpression ?

Pour le moment, il n’existe pas – ou de manière anecdotique – de tissu fonctionnel qui s’implante. Il existe des choses cellularisées, mais pas de tissu réimplanté. Le challenge est de faire de la peau, avec une tenue mécanique, que l’on pourra suturer. Il faut que la peau devienne solide. Cela fait partie de ce que l’on appelle la post-impression. Il est beaucoup plus simple de réaliser un tissu qui ressemble à un tissu humain, qui n’est qu’une composition de cellules, que de faire un tissu avec une fonction. Par exemple, de rendre élastique une peau imprimée. Pour y parvenir, on active la synthèse d’élastine et on organise les fibres de collagène par stimulation mécanique.

C’est un domaine sur lequel vous travaillez ?

Nous avons tout un pan sur l’impression de peau pour les grands brûlés. Nous sommes en phase pré-clinique mais nous ne ferons pas la première implantation sur l’homme avant 2 ans. Pour pouvoir implanter sur une personne, il faut entre 10 et 20 ans. On doit passer toutes les barrières réglementaires, faire des tests pré-cliniques sur des modèles expérimentaux pour avoir suffisamment de données en toxicologie et efficacité in vivo. En d’autres termes, montrer que ce n’est pas dangereux. Et fabriquer de la peau est une technique simple, car on le fait directement sur la personne avec un bras robotique qui se déplace au-dessus des surfaces. La maturation se fait sur la personne, le tissu devient fonctionnel automatiquement. La peau, le vasculaire et le cartilage sont en essai pré-clinique.

D’où proviennent les cellules utilisées ?

Soit d’une banque de tissus, soit du patient directement. On lui fait une biopsie pour prélever des cellules que l’on fait ensuite multiplier en laboratoire avant l’impression. En général, on laisse multiplier les cellules pendant 2 à 3 semaines pour pouvoir imprimer un tissu de grande taille. Cela va dépendre des cellules et de leur dynamisme. Utiliser les propres cellules du patient est une stratégie de bio-impression en médecine régénérative. Cela permet de pallier la greffe d’un organe ou d’un tissu d’une personne tierce, pouvant engendrer des complications ou des rejets. D’ailleurs, il est plus simple de prendre un organe chez une personne décédée pour l’implanter que d’en fabriquer un. Notre objectif est d’éviter les rejets en les fabriquant depuis les cellules du patient.

Faut-il une taille minimum pour être exploitable ?

Pour avoir un intérêt anatomique, les veines, les artères, la peau doivent faire au moins 10 centimètres, la taille caractéristique minimum de ces tissus. Le cartilage n’a pas besoin d’être grand car il est remplacé par petite partie. Si le tissu doit être réimplanté, il doit être compatible avec la forme finale. De plus, on peut fabriquer un tout petit tissu avec succès, mais lorsqu’on souhaite le faire en plus grand, on peut se heurter à des problèmes techniques ou de faisabilité. Le passage à l’échelle requiert la vascularisation, la tenue de l’objet sous son propre poids et la capacité à obtenir assez de cellules.

Y a-t-il un intérêt des cellules souches en bioimpression ?

L’intérêt des cellules souches est d’avoir une culture que l’on peut différencier en fibroblaste (cellule des tissus conjonctifs, qui a une fonction de soutien et de protection des autres tissus, ndlr), chondrocyte (qui forme le cartilage, ndlr), etc. Mais ces cellules différenciées, comme la peau ou le foie, nécessitent justement une étape de différenciation. Cela prend plus de temps. Les cellules chondrocytes sont quant à elles plus difficiles à mettre en culture. En France, on peut utiliser des cellules souches de lipoaspiration de tissu graisseux, pour faire du cartilage ou du lipoderme. On ne peut pas implanter des cellules IPS (cellules souches pluripotentes induites, des cellules fabriquées en laboratoire, ndlr), contrairement au Japon.

Découvrez l’impression de tissu : démonstrations 1 et 2