BIOPRINTING : Imprimer des cellules, des lasers qui recopient le vivant …

Entretien avec Fabien Guillemot – UMR INSERM 1026 Bioingénierie Tissulaire (BioTis), Dir. Joëlle Amédée

Titulaire d’un doctorat en Sciences des Matériaux de l’INSA, Fabien Guillemot a d’abord travaillé sur le développement de nouveaux alliages de titane pour des applications biomédicales. Ces dernières années, il a initié un projet de génie tissulaire assisté par laser (TEAL) qui vise à développer des technologies pour synthétiser des tissus, notamment par l’impression 3D. L’unité a commencé à développer cette technologie en 2005-2006.

 Anima : qu’est-ce que l’impression 3D ?

Fabien Guillemot : le principe est simple : on dessine une structure 3D avec un ordinateur puis on l’imprime. L’imprimante dépose des couches successives de matière (métal, plastique, etc.) pour reproduire la forme modélisée sur l’ordinateur. L’industrie utilise ce procédé pour fabriquer par exemple des pièces métalliques … les architectes pour produire des maquettes de bâtiments. Les applications sont nombreuses et innovantes. On peut aussi utiliser ces procédés pour manipuler des cellules vivantes et créer des tissus (bioprinting).

Anima : en quoi cela consiste-t-il ?

FG : d’abord, il existe plusieurs catégories d’impression 3D, mais toutes ne sont pas adaptées au bioprinting. Les deux paramètres essentiels dans le bioprinting sont la densité et la résolution : si la densité (ou concentration) cellulaire  déposée par l’imprimante est insuffisante, les processus biologiques basés sur la communication cellulaire ne peuvent pas se mettre en place ; si la résolution d’impression est trop basse, on ne peut pas reproduire correctement les structures d’un tissu vivant.

La première technique est l’impression à jet d’encre -technologie connue et bien maîtrisée- mais inadaptée pour imprimer des cellules : la densité obtenue est insuffisante. La bio-extrusion est grosso-modo un pousse-seringue permettant d’obtenir une forte densité mais avec une résolution trop faible. Les deux derniers procédés sont l’impression acoustique et l’impression laser : ils réunissent densité et résolution et ouvrent donc la voie à l’impression de tissus.

Nous avons choisi initialement de développer l’impression laser car elle a, en plus, l’avantage de la rapidité. Les résultats obtenus avec cette technologie sont les plus proches de la densité physiologique des tissus. Par ailleurs, l’environnement régional est très propice du fait de l’existence du Pôle de compétitivité Route des Lasers en Aquitaine. Il a fallu associer plusieurs domaines de compétence à la biologie et à la physique des lasers pour obtenir des tissus cohérents, par exemple la mécanique des fluides qui nous permet de bien contrôler le dépôt des cellules lors de l’impression.

Anima : mais pour créer un tissu, il ne suffit pas d’empiler des cellules ?

FG : pour obtenir un vrai tissu vivant, il faut que les cellules se « remettent ensemble », créent des connexions, il faut un temps de maturation. Mais la question la plus importante est  « Quels motifs, quelles structures faut-il reproduire pour favoriser ce phénomène ? Inventer des structures ? Reproduire à la lettre le vivant sur la base des données obtenues par bioimagerie ou analyse histologique ? ». La biologie du développement et des cellules souches a beaucoup de choses à nous apporter de ce côté-là.

Anima : où en êtes-vous aujourd’hui ?

FG : je dirais que la technologie est disponible. Nous avons réussi à obtenir une forte résolution qui permet de mieux traiter la complexité des tissus, mais il y des obstacles. Le principal est celui de la conservation de la viabilité cellulaire dans les structures 3D. Les tissus fabriqués sont très minces (400 microns) et au-delà, une vascularisation du tissu est indispensable, sinon les cellules se nécrosent et meurent : or nous ne savons pas encore reproduire cela.

Aujourd’hui, nous pouvons créer des tissus in vitro puis les replacer dans un organisme après maturation. Nous pouvons aussi directement recréer le tissu in vivo, sur un animal blessé, ce procédé ayant d’ailleurs fait l’objet d’un brevet en 2010. Nous sommes partis du tissu osseux, la spécialité du laboratoire, mais nous orientons maintenant nos recherches vers les tissus mous.

Anima : quel est l’intérêt de fabriquer de tels tissus ?

FG : d’abord parce que fabriquer aide à comprendre comment ça fonctionne ! Mais aussi parce que ces tissus, même s’ils ne sont pas mûrs pour des applications cliniques (on pense tout de suite aux greffes) peuvent avoir un intérêt dans le domaine des tests pharmacologies et en particulier cosmétologiques : le règlement européen REACh interdira très bientôt tout essai animal pour des cosmétiques. Ces tissus de synthèse sont une solution de substitution pour l’avenir.

Fabien Guillemot a reçu le prix OSEO Emergence « Concours national de création d’entreprise innovante » du Ministère de la recherche au printemps dernier. Des projets avec l’Incubateur Régional d’Aquitaine pourraient mener à la création d’une entreprise d’ici 12 à 18 mois.

Le bioprinting en images

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Bioprinting Has Promising Future: Scientists Building Structures for Cells to Grow On, in Order to Regenerate Tissue

A propos Nathalie Piriou-Deslandes

Bonjour à tous, Ingénieur chimiste, depuis plus de 20 ans, dans diverses industries, je souhaite aujourd'hui, au travers de ce blog, partager mes sujets de prédilection ou simplement des idées nouvelles qui s'offrent à nous pour ouvrir des voies enthousiastes vers un avenir enfin plus ouvert à tous. Tant du point de vue de l'innovation technologique que de l'instauration de modes de management beaucoup plus participatifs, j'essaye de collecter ici des articles, des sites, des blogs de tous ces acteurs du changement qui montrent qu'il est possible de penser autrement et positivement notre monde de demain. Bienvenue sur ce blog. Merci de vous y attarder avec intérêt, je l'espère, et de me faire part de vos commentaires ... Hello everybody, For more than 20 years, I exercise my job of chemical engineer in different industries. And today, through this blog, I wish simply to share my favorite topics or new ideas which come to light and can open enthusiastic pathways towards a future finally more fruitful for all. Both from the point of view of the technological innovation and implementation of more participative models of management, I try to collect here articles, sites, blogs of all these actors of the Change who show us that it is really possible to think differently and mostly positively our tomorrow world. Welcome to this blog. Thank you for passing by there with interest, (I hope), and don’t hesitate to pass on me any reactions and/or any questions …
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