« C’est la première fois que quelqu’un, où que ce soit, réussit à concevoir et à imprimer [en 3D] un cœur entier rempli de cellules, de vaisseaux sanguins, de ventricules et de chambres », a déclaré le professeur Tal Dvir de l’Ecole de Biologie Cellulaire Moléculaire et de Biotechnologie de l’Université de Tel Aviv en avril 2019. Le cœur en bio-impression 3D marque une avancée majeure dans le traitement des maladies cardiovasculaires (MCV). Alcimed a étudié l’utilisation de la technologie d’impression 3D en santé, en particulier la récente avancée du cœur en bio-impression 3D.
Avec le développement de la technologie d’impression 3D et la croissance de la médecine de précision et personnalisée, l’impression 3D a été largement et profondément appliquée dans l’industrie médicale. Auparavant, elle était utilisée pour les dispositifs d’étude clinique ; progressivement, de plus en plus de dispositifs médicaux imprimés en 3D ont été développés, notamment des implants, des instruments chirurgicaux, des dispositifs portables, des restaurations dentaires et des prothèses externes. Récemment, l’impression 3D a été utilisée à des fins de lutte contre la pandémie de COVID-19 dans de nombreux pays.
Aujourd’hui, l’impression 3D s’est profondément intégrée au secteur des soins de santé et a même été appliquée à la transplantation d’organes simples comme la vessie. Cependant, il existe encore un besoin urgent et non répondu d’étendre l’utilisation de l’impression 3D à des soins de santé plus vitaux tels que les maladies cardiovasculaires. Il s’agit de la première cause de décès dans le monde, qui fait environ 17,9 millions de victimes chaque année. Les patients atteints de MCV qui attendent une greffe sont plus nombreux que les donneurs. Par exemple, aux États-Unis, le nombre de patients sur la liste d’attente est 5 fois supérieur au nombre de donneurs.
Constituant une avancée majeure dans le traitement des maladies cardiovasculaires, le cœur en bio-impression 3D devrait permettre de réduire la pénurie d’organes disponibles pour les transplantations et de sauver de nombreuses vies dans le monde entier. Il est estimé qu’il faudra 10 à 15 ans pour que le cœur en bio-impression 3D soit utilisé pour les transplantations. Heureusement, bien qu’il s’agisse d’une technologie nouvelle et innovante, les chercheurs ont également réalisé de grandes avancées au cours des dernières années.
Depuis l’annonce de la percée scientifique – un cœur imprimé en 3D (de la taille de celui d’un lapin) dans le laboratoire du professeur Dvir -, le potentiel du cœur imprimé en 3D a été exploré dans un autre domaine médical. En 2020, Bayer AG a signé un accord de collaboration pour tester de nouveaux médicaments sur des tissus cardiaques humains imprimés en 3D par des chercheurs de l’université de Tel Aviv, dans l’espoir de « s’attaquer à un nouveau domaine d’évaluation précoce de la sécurité et de la tolérance des médicaments candidats. »
La même année, une start-up, BIOLIFE4D, fait son apparition dans le domaine de la bio-impression 3D. BIOLIFE4D a réalisé la bio-impression d’un cœur humain miniature en reprogrammant les propres cellules sanguines (blanches) d’un patient en cellules iPS, puis en différenciant ces cellules iPS en différents types de cellules cardiaques nécessaires à la bio-impression de composants cardiaques individuels.
Après deux ans de recherche, Adam Feinberg et son équipe de l’université Carnegie Mellon en 2020 ont créé le premier modèle de cœur humain bio-primé en 3D à l’aide de leur technique FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels). Le cœur de l’équipe de Feinberg est fabriqué à partir d’un polymère souple et naturel appelé alginate, ce qui lui confère des propriétés similaires à celles du véritable tissu cardiaque.
« Le chirurgien peut le manipuler et le faire réagir comme un vrai tissu, de sorte que lorsqu’il se rend sur le lieu de l’opération, il dispose d’une couche supplémentaire de pratique réaliste dans ce contexte »
a déclaré M. Feinberg. Ce nouvel outil puissant devrait permettre aux chirurgiens d’éduquer les patients et de planifier les procédures réelles.
De nombreux défis restent à relever avant que des cœurs imprimés en 3D soient disponibles pour être transplantés sur des patients. Le cœur en bio-impression 3D a encore un long chemin à parcourir. L’innovation et les nouvelles technologies en santé sont au cœur de notre activité chez Alcimed ! Nous sommes prêts à vous aider à développer vos terres inconnues dans le domaine de l’impression 3D en santé et à identifier les partenaires pertinents pour vous pour demain !
A propos des auteurs
Chaoyue, Consultante et Alice, Responsable de Mission dans l’équipe Santé d’Alcimed en France
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