De la peau fabriquée par impression 3D qui développe des vaisseaux sanguins

20 novembre 2019 Par 0 Commentaire

Une nouvelle technique prometteuse pourrait conduire à des greffes de peau durables après des brûlures ou d’autres blessures

Créer un substitut cutané durable et d’apparence naturelle pour couvrir les brûlures ou d’autres blessures est le Saint Graal du bio-ingénieur depuis des décennies. Maintenant, nous pouvons être beaucoup plus proches, grâce à une nouvelle technique d’impression 3D de la peau avec des vaisseaux sanguins actifs.

La recherche, effectuée à l’Institut polytechnique Rensselaer (RPI) et à l’Université de Yale, utilise des cellules de peau humaines vivantes transformées en une «encre bio» liquide. L’encre bio est utilisée pour imprimer une peau artificielle, qui développe ensuite son propre système de vaisseaux sanguins.

«Le système vasculaire est très important car c’est ainsi que l’hôte et le greffier se parlent», explique Pankaj Karande, professeur de génie chimique et biologique à RPI, qui a dirigé la recherche. « La communication entre l’hôte et le greffon est essentielle si le substitut de peau ne doit pas être rejeté par le corps. »

Actuellement, les patients nécessitant une greffe de peau ont deux options. Premièrement, il existe des greffes de peau autologues, où les médecins rasent un morceau de peau saine pour couvrir la zone endommagée. Deuxièmement, des produits de peau artificielle fabriqués à partir de matériaux allant du collagène bovin à la mousse polymère. Les deux ont des inconvénients. Les greffes de peau autologues sont douloureuses et créent une nouvelle plaie. Les produits pour la peau artificielle ont toutes sortes de limitations: ils sont souvent temporaires, ne couvrent pas les blessures profondes et ne ressemblent pas à la peau humaine.

«Ce ne sont que des pansements», explique Karande, des produits pour la peau artificielle disponibles sur le marché.

Les nouvelles greffes de RPI et de l’équipe Yale sont faites avec de l’encre bio contenant des cellules de prépuce de bébé, des cellules endothéliales humaines du sang de cordon ombilical, des cellules formant des colonies endothéliales humaines et des péricytes placentaires humains du tissu placenta, le tout en suspension dans le collagène des queues de rat. Cela forme la couche interne de la peau, le derme. Une deuxième encre bio, composée d’un autre type de cellules de prépuce humain, les kératinocytes, est imprimée sur le dessus pour former la couche externe de la peau, l’épiderme. Ensuite, dans la boîte de Pétri, les cellules endothéliales et les péricytes placentaires commencent à s’assembler en de minuscules réseaux vasculaires.

L’équipe a implanté les greffons sur des souris et a découvert que les vaisseaux sanguins étaient reliés au réseau vasculaire de la souris au bout de quatre semaines. Cela signifiait que le sang coulait entre la souris et la greffe de peau.

«Nous voyons que la greffe y reste plus longtemps et que la peau mûrit et se rapproche de ce que nous verrions dans les tissus humains natifs», dit Karande.

Traduire cette première recherche récemment publiée dans la revue Tissue Engineering Part A en un produit à usage humain impliquera de nombreuses étapes. L’équipe doit trouver un moyen de réaliser une greffe sans collagène de rat ni autres produits d’origine animale, afin de réduire les risques de rejet par le corps humain. Les souris utilisées dans l’expérience ont vu leur système immunitaire «baissé» pour empêcher le rejet; L’homme ordinaire aura besoin d’un produit aussi proche que possible de son propre tissu. Un moyen de réduire le risque de rejet consiste à modifier les cellules du donneur avec la technologie CRISPR pour les rendre plus universellement acceptables. Vient ensuite la question des structures cutanées telles que les glandes sudoripares et les follicules pileux, qui peuvent être endommagées ou détruites par les brûlures et les blessures.

«Certaines d’entre elles sont importantes pour la fonctionnalité et l’esthétique», déclare Karande. « Vous voulez que la peau sur le site de greffe ressemble le plus possible à la peau environnante. »

Une autre question esthétique est la couleur. Une greffe pour une personne d’origine indienne devrait être plus sombre que celle d’un Européen du Nord pâle, par exemple. La couleur de la peau est déterminée par la concentration de cellules appelées mélanocytes. Les mélanocytes peuvent être ajoutés à l’encre bio en nombre plus ou moins important en fonction de la couleur souhaitée.

«Le bioprinting pourrait révolutionner le domaine du traitement des brûlures», en remplaçant les options de greffe actuellement disponibles, écrivent Mathew Varkey, Dafydd O. Visscher, Paul PM van Zuijlen, Anthony Atala et James J. Yoo, chercheurs à Wake Forest University et Amsterdam University Medical Centre, dans un document résumant les recherches en cours sur le sujet.

Bien que plusieurs études sur la biopsie de la peau avec des systèmes de vaisseaux sanguins ont donné des résultats probants, les glandes sudoripares imprimées en 3D et le contrôle de la pigmentation de la peau ont eu «des résultats variables». Ces études,  soulignent également que les nouveaux produits pour la peau seront confrontés à des obstacles réglementaires et que les hôpitaux devront développer de nouvelles infrastructures et processus pour créer et utiliser les greffes.

«Nous en sommes encore au stade de la recherche fondamentale», déclare Karande. « Nous sommes toujours en train de déterminer les problèmes de base et quelles sont les bonnes réponses. »

 

Cet article a été traduit et édité pour une meilleure compréhension

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