Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le bio-printing vise à mettre à disposition des biologistes et des médecins des procédés permettant de déposer des suspensions cellulaires, des solutions aqueuses ou des hydrogels sur des supports biocompatibles, en limitant les différents stress que peuvent subir les cellules par les procédés de fabrication additive pour atteindre une fonctionnalité biologique souhaitée dans les tissus ou organes bio-imprimés. Cet article dresse un état des lieux de ce domaine émergent, essentiellement proche de la preuve de concept. Il s’agit entre autres de décrire cette technologie en prenant en compte les verrous imposés par le vivant ainsi que des moyens pour les lever.
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Bio-printing offers biologists and physicians a technique for depositing cell suspensions, aqueous solutions or hydrogels on biocompatible supports, while limiting the various stresses that living cells are exposed to by the techniques of additive manufacturing, in order to attain a desired biological function in bio-printed tissues or organs. This article describes the current state of this emerging field, which is close to proof of concept. In particular, technological aspects are described, taking into account the constraints imposed by biology, together with some technological solutions.
Auteur(s)
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Emmanuel GUÉDON : DR CNRS - LRGP – UMR7274 CNRS-UL, Nancy, France
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Laurent MALAQUIN : CR CNRS - LAAS – CNRS, Toulouse, France
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Jean-Claude ANDRÉ : DR CNRS - LRGP – UMR7274 CNRS-UL, Nancy, France
INTRODUCTION
Le bio-printing appartient à l’ingénierie du vivant, qui intègre les sciences physiques, chimiques, mathématiques, ainsi que les principes et les connaissances en biologie et en médecine : il vise la fabrication d’organes ou de tissus vivants. Relativement aux techniques de fabrication additive classiques, l’impression d’éléments biologiques ajoute un niveau de complexité important aux procédés car il est nécessaire de structurer « intelligemment » des matériaux vivants ou non, mimant la matrice extracellulaire et de contrôler les distributions spatiales de différents types de cellules ou de biomolécules pouvant jouer un rôle sur la différenciation cellulaire, leur croissance ou leur mort. Dans les faits, la fabrication d’un tissu biologique par bio-printing s’effectue de la manière suivante :
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une première étape consiste à conceptualiser par ordinateur l’architecture du tissu biologique puis à programmer les paramètres d’impression des « encres » contenant des cellules. Il convient généralement de prévoir un support (scaffold ) sur lequel les cellules vont adhérer et se développer. De même, les processus de transfert nutritionnel doivent être anticipés pour permettre un développement effectif des cellules ;
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les « tissus biologiques » sont ensuite imprimés couche-par-couche à l’aide d’automates qui reproduisent les motifs conçus par ordinateur en déposant par exemple des microgouttelettes d’encres biologiques ;
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la dernière étape repose sur la maturation du tissu imprimé en bioréacteur. Cette étape permet aux cellules de s’auto-organiser jusqu’à faire émerger des fonctions biologiques spécifiques.
L’objet de l’article est de présenter les potentialités de cette technologie émergente avec ses verrous scientifiques et techniques.
Domaine : Bioingénierie
Degré de diffusion de la technologie : émergence
Technologies impliquées : fabrication additive, impression 3D, biologie cellulaire
Domaines d’application : ingénierie tissulaire, médecine régénérative, cosmétologie, recherche fondamentale et essais biologiques
Principaux acteurs français :
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Pôles de compétitivité : Eurobiomed, Cancer Bio Santé, Alsace Biovalley, Atlanpole Biothérapies, Lyonbiopôle, Medicen Paris Région, Xylofutur, Nutrition Santé Longévité
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Centres de compétence : Alpha Nov, CellSpace
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Industriels :
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Poietis – Impression de modèles de tissus humains – https://www.poietis.com
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Tobeca – Imprimantes sur mesures – http://www.tobeca.fr
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Microlight – Bioimprimantes – http://www.microlight.fr/
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Autres acteurs dans le monde :
Voir la section « En savoir plus ».
Contact : [email protected]
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
ethics | additive manufacturing | tissues | organs
VERSIONS
- Version courante de sept. 2021 par Jean-Claude ANDRÉ
DOI (Digital Object Identifier)
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Glossaire8. Conclusion
Avant de conclure sur le bio-printing, il faut peut-être revenir à des rappels d’humilité scientifique comme l’écrit Cazin : « Dans la pratique médicale, je suis à la fois témoin de progrès extraordinaires dans la connaissance et les possibilités thérapeutiques et sans cesse ramené à la modestie, à l’humilité. Des situations continuent de nous échapper, des enchaînements inextricables de complications nous prennent de court. Me revient sans cesse l’affirmation selon laquelle « la chair résiste », la chair, autrement dit le corps comme sujet unique de notre histoire, mémoire vive de notre existence singulière... ». Il faudra sans doute du temps avant que le bio-printing atteigne une maturité médicale de grande robustesse, correspondant aux promesses et aux espoirs associés.
Il y a actuellement un intérêt scientifique très important concernant la compréhension et le contrôle de l’influence du microenvironnement local sur la régulation de la structure et des fonctions des cellules et par suite des tissus. Le développement d’un dispositif de bio-impression 3D devrait permettre d’analyser, autant que faire se peut, de manière découplée, puis couplée, chacun des effets du microenvironnement sur la structure et les fonctions du tissu « cible ». Cette méthodologie conduirait, entre autres, à une optimisation, voire à une maîtrise du contrôle de l’environnement local relativement à la fonctionnalité du tissu « cible ». Ces recherches s’inscrivent donc dans une stratégie exploratoire de science fondamentale à (très) long terme de compréhension de systèmes complexes vivants, qui vise « tout simplement » à savoir si dans le futur, la réalisation effective d’organes est possible. Certes, selon les spécialistes scientifiques, on n’en est pas là, mais l’objectif est clair (mais sans doute les (bons) chemins pour l’atteindre sont à trouver). Selon Guillemot ...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - 3D Printing Buzz - Archives for the category bio-printing organs/human tissue cells - (2015) http://textually.org/3DPrinting/cat_printable_ organs.html
-
(2) - AFNOR - NF EN ISO 10993-2010. Évaluation biologique des dispositifs médicaux - (2010).
-
(3) - AFNOR - NF en ISO 14971-2013. Dispositifs médicaux : application à la gestion des risques - (2013).
-
(4) - ANDERS (G.) - L’obsolescence de l’Homme. - Encyclopédie des nuisances, Ivrea Éd., Paris (1956).
-
(5) - ANDRÉ (J.C.), BOUCHY (M.), VIOVY (J.L.), VINCENT (L.M.), VALEUR (B.) - Use of regularization operators together with LAGRANGE multipliers in numerical deconvolution of fluorescence decay curves. - Comp. and Chem., 6, p. 5-13 (1982).
-
(6) - ARCAUTE (K.), MANN (B.K.), WICKER...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Linkedin – Groupe 3D printing https://www.linkedin.com/topic/3d-printing
3Ders http://www.3ders.org/
Fabbaloo http://www.fabbaloo.com/
3D printing Industry https://3dprintingindustry.com/
Shapeways http://www.shapeways.com/blog/
Imaterialise https://i.materialise.com/blog/
Santéblog http://blog.santelog.com/
Ourobotics https://www.weare3dbioprintinghumans.org/
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