Glossaire

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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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Auteur(s)

Emmanuel GUÉDON : DR CNRS - LRGP – UMR7274 CNRS-UL, Nancy, France
Laurent MALAQUIN : CR CNRS - LAAS – CNRS, Toulouse, France
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 :

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 ;
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 ;
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.

Points clés

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 :

Pôles de compétitivité : Eurobiomed, Cancer Bio Santé, Alsace Biovalley, Atlanpole Biothérapies, Lyonbiopôle, Medicen Paris Région, Xylofutur, Nutrition Santé Longévité
Centres de compétence : Alpha Nov, CellSpace
Industriels :
- Poietis – Impression de modèles de tissus humains – https://www.poietis.com
- Tobeca – Imprimantes sur mesures – http://www.tobeca.fr
- Microlight – Bioimprimantes – http://www.microlight.fr/

Autres acteurs dans le monde :

Voir la section « En savoir plus ».

Contact : [email protected]

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MOTS-CLÉS

éthique fabrication additive Tissus Organes

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

Version courante de sept. 2021 par Jean-Claude ANDRÉ

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re268

CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :

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Cadre général

9. Glossaire

Impression 4D ; 4D printing

Fabrication additive dans laquelle la quatrième dimension introduite est le temps. Cette technologie permet d’imprimer des objets qui changent ensuite de forme par eux-mêmes ou s’auto-assemblent avec le temps. Dans cet article, la fonctionnalité change.

Adipocyte ; adipocyte

Cellule du tissu adipeux, stockage de la graisse.

Apoptose ; apoptose

L’apoptose (ou mort cellulaire programmée) est le processus naturel par lequel des cellules déclenchent leur auto-destruction en réponse à un signal.

Auto-organisation ; self-organization

Processus d’émergence spontanée d’ordre dans un système, dû à des relations internes au système et/ou à des relations avec son environnement et à la manifestation de ces relations dans l’écoulement du temps.

Bionique ; bionic

Science qui recherche, chez les plantes et les animaux, des modèles en vue de réalisations techniques. Elle se base sur l’étude des systèmes biologiques (biomécanique en particulier) pour développer (par biomimétisme éventuellement) des systèmes non biologiques susceptibles d’avoir des applications technologiques.

Bio-impression ; bio-printing

Sujet émergent issu des technologies de fabrication additive qui vise la fabrication d’organes et/ou de tissus vivants.

CAO ; CAD

Conception assistée par ordinateur.

Cellules-souches ; stem cells

Quatre types de cellules-souches existent :

unipotentes qui ne produisent qu’une seule sorte de cellules différenciées ;
multipotentes qui ne produisent qu’un nombre limité de types cellulaires (typiquement os, cartilage, muscle...) ;
pluripotentes ou cellules-souches embryonnaires qui conduisent à pratiquement tous les types de cellules ;
totipotentes pouvant donner naissance à un individu (œuf fécondé et les huit premières cellules qui en dérivent).

Collagène ; collagen

Famille de protéines, le plus souvent présente sous forme fibrillaire. Elle est présente dans la matrice extracellulaire des organismes animaux. Ces protéines ont pour fonction de conférer aux tissus une résistance mécanique à l’étirement.

Dispositifs médicaux DM ; medical devices MD

Instrument,...