24 février 2024
Même si nous sommes encore loin d’une époque où les hôpitaux bio-imprimeront les organes de leurs patients, des avancées et des expériences significatives sont apparues ces dernières années. Cette technique intégre des matériaux biologiques afin de créer des structures cellulaires complexes. Dans ce contexte qu’est le secteur de la santé, la bio-impression consiste à fabriquer des tissus et même des organes fonctionnels sur mesure.

Pascal Wolff – Le Cardiologue n° 455 – novembre-décembre 2023

La bio-impression se base sur le principe des imprimantes 3D spécialisées qui déposent couche par couche des matériaux biocompatibles, tels que des cellules et des bio-encres, afin de réaliser des structures biologiques tridimensionnelles. Ce procédé intègre la création d’organes sur mesure et de tissus vivants.

L’importance de la bio-impression dans la recherche offre une réelle alternative aux méthodes conventionnelles de transplantation d’organes en répondant par exemple à la demande mondiale croissante en matière de greffes. Cette technologie ouvre également des perspectives pour la modélisation de maladies, la recherche pharmaceutique et la personnalisation des traitements médicaux. Au fur et à mesure de son évolution, la bio-impression suscite un réel intérêt au sein de la communauté scientifique et médicale, ouvrant ainsi la recherche vers de nouveaux horizons.

 

LES FONDEMENTS

Les fondements de la bio-impression reposent sur des principes visant à reproduire la complexité des tissus biologiques en s’appuyant sur l’utilisation des techniques d’impression 3D pour construire des structures tridimensionnelles complexes à partir de matériaux biologiques. L’objectif est de créer des tissus et des organes fonctionnels capables de s’intégrer dans le corps humain.

 

Les différents types d’impression

Il existe plusieurs types de bio-impression.

  • Le jet d’encre biologique qui fonctionne de manière similaire à une imprimante jet d’encre conventionnelle, mais au lieu d’utiliser de l’encre, elle dépose des cellules biologiques.
  • L’extrusion qui repose sur l’application de couches successives de matériaux biocompatibles pour construire la structure souhaitée.

Chaque méthode a ses avantages et bien sûr ses limites, permettant ainsi une flexibilité dans le choix de la technique en fonction des besoins spécifiques de la bio-impression.

 

Les matériaux utilisés

Les matériaux utilisés dans le processus de bio-impression sont bien sûr cruciaux pour assurer la viabilité et la fonctionnalité des créations produites. Les bio-encres spécialement conçues et composées de cellules vivantes et des biomatériaux imitent l’environnement de la matrice extracellulaire (MEC) propice à la survie cellulaire et à la différenciation. Elles sont capables de conserver leurs structures physiques sans nécessiter de photodurcissement ou de procédés chimiques. Ces matériaux biocompatibles garantissent une intégration adaptée aux tissus existants une fois implantés.

 

LES APPLICATIONS EN SANTÉ

La bio-impression offre un éventail d’applications avancé en transformant la manière dont nous envisageons la fabrication d’organes et de tissus, la réparation d’organes endommagés, et bien sûr la recherche pharmaceutique.
La fabrication d’organes et de tissus sur mesure est l’une des applications les plus prometteuses de la bio-impression. En reproduisant la complexité architecturale des organes humains, cette technologie permet de créer des structures adaptées aux besoins spécifiques de chaque patient. La possibilité de concevoir des organes sur mesure réduit les risques de rejet après une transplantation et élimine bien sûr la dépendance à l’égard des donneurs. Des avancées significatives ont déjà été réalisées dans la bio-impression d’organes tels que le foie, le cœur et les reins.

En 2019, un prototype de cœur a été imprimé et reconstitué dans son anatomie complète avec ses cellules et ses vaisseaux sanguins à une échelle moindre que celui de l’humain. Aussi gros qu’un cœur de lapin, il a été conçu à partir de différents types de cellules du même patient. Mais pour que ce cœur soit fonctionnel, il faut encore quelques années d’années de travail, notamment pour agrandir sa taille.

La réparation et le remplacement d’organes endommagés constituent l’application importante de la bio-impression. Les organes ainsi créés peuvent être utilisés pour remplacer des parties défectueuses ou endommagées du corps, offrant ainsi une solution durable pour les patients souffrant de maladies chroniques ou de lésions traumatiques. Des chercheurs australiens ont développé un bras robotique miniature et flexible pour réparer les tissus ou organes du corps humain endommagés grâce à la bio-impression 3D.
Dans la recherche pharmaceutique, la bio-impression offre aux chercheurs la possibilité d’étudier les effets des médicaments de manière plus précise. Les organes imprimés peuvent être utilisés pour tester l’efficacité et la sécurité des médicaments, réduisant ainsi la nécessité de tests sur des animaux et accélérant le processus de développement de médicaments.

 

LES AVANCÉES RÉCENTES

Les avancées récentes dans la bio-impression médicale ont été marquées par des progrès significatifs tant du côté des imprimantes 3D spécialisées que des matériaux bio-imprimables, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives dans la fabrication de tissus et d’organes sur mesure. Elles accélèrent également la transition de la bio-impression de la phase expérimentale vers une application clinique réaliste.

Ce sont tout d’abord l’amélioration de la précision et la rapidité du processus qui constituent les progrès les plus marquants. Les nouvelles générations d’imprimantes offrent en effet des résolutions bien plus élevées, permettant une reproduction plus fidèle des structures cellulaires avec une capacité à imprimer simultanément différents types de bio-encres, élargissant ainsi la gamme de tissus et d’organes pouvant être produits.

 

Les nouveaux matériaux bio-imprimables

Les nouveaux matériaux bio-imprimables jouent un rôle-clé dans l’évolution de la bio-impression. Des bio-encres plus avancées intègrent désormais des facteurs de croissance spécifiques, favorisant la différenciation cellulaire et la régénération tissulaire. La bio-encre d’hydrogel, par exemple, utilise des nanoparticules autoassemblées et des microparticules d’hydrogel. Les chercheurs ont pu atteindre des niveaux de porosité, de fidélité de forme et d’intégration cellulaire jamais atteints auparavant. Ces matériaux de nouvelle génération élargissent les possibilités de la bio-impression en permettant la reproduction de structures tissulaires encore plus complexes.

Des études de cas et des exemples concrets illustrent l’impact croissant de la bio-impression médicale. Des réussites notables incluent la bio-impression réussie de tissus osseux, de cartilage et de vaisseaux sanguins. Des équipes de recherche ont également démontré la faisabilité de bio-imprimer des minicerveaux fonctionnels pour étudier les troubles neurologiques.

Mais la bio-impression fait aussi face à ses limites et ses défis. Nous verrons également les perspectives qu’elle nous offre dans notre prochain numéro.

Dans notre prochain numéro :

Les défis et les limites

Les perspectives du futur

(1) La médecine régénérative (ou médecine régénératrice) est un domaine interdisciplinaire de recherche et d’applications cliniques axée sur la réparation, le remplacement ou la régénération de cellules, de tissus ou d’organes pour restaurer une fonction altérée » du corps humain.

Source : Frezone, Wikipedia, 3Dnatives

© ipopbas – fr.depositphotos

Vérifiez vos adresses mails !

Il n’y a pas que votre ordinateur qui peut être piraté. Vos adresses mails on pu être subtilisées dans d’autres bases de données (Santé, Gafam, réseaux sociaux…). Pour le savoir et éviter une usurpation de votre identité, de l’hameçonnage ou autre méfait, vérifiez auprès du site  haveibeenpwned s’il y a eu violation de vos adresses. Si tel est le cas, le site vous indique sur quels sites vos données ont été volées… et changez vos mots de passe.

la CNIL et vos données

Le médecin libéral doit donc protéger ses données personnelles et médicales. Pour ce faire, il doit passer par des protocoles précis : hébergement certifié données de Santé avec demande préalable auprès de la Commission Nationale de l’Informatique et des Libertés (CNIL). 

 

La CNIL a récemment sanctionné deux médecins libéraux pour ne pas avoir suffisamment protégé les données de leurs patients, des milliers d’images médicales hébergées sur des serveurs étaient en accès libre. Toutes ces données pouvaient donc être consultées et téléchargées, et étaient, selon les délibérations de la CNIL, « suivies notamment des nom, prénoms, date de naissance et date de consultation des patients ». Le problème venait simplement d’un mauvais paramétrage de leur box internet et du logiciel d’imagerie qui laissait en libre accès les images non chiffrées.

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L’ESPRIT DERRIÈRE LE DR. GUPTA

 

Si l’on ne connaissait pas le personnage Martin Shkreli, on pourrait presque croire que Dr. Gupta aurait été créé pour remplacer les visites chez le médecin et de réduire ainsi les frais médicaux. « Une grande quantité de demandes d’informations sur les soins de santé et de décisions peuvent être prises par l’IA » selon son concepteur. Mais l’empathie médicale et humaine est loin de faire partie de la personnalité de Martin Shkreli qui table pour sa part sur une véritable ruée vers l’or de l’IA. 

Si certains médecins (voir Le Cardiologue 450) se sont déjà associés à cette technologie dans leur pratique médicale, ce sont surtout les patients qui jettent leur dévolu sur ces sites « médicaux » en se passant d’un véritable avis médical (songez à la vieille dame qui pourrait penser qu’elle parle à un vrai médecin… certains se persuadant qu’une intelligence artificielle générative est humaine et c’est là tout le risque de notre comportement). Un jeune chercheur dans le domaine de la santé s’est récemment donné la mort après avoir discuté six semaines avec Eliza, son chatbot, qui était devenue sa confidente, son obsession, et qui ne se permettait jamais de le contredire mais au contraire appuyait ses plaintes et encourageait ses angoisses.

 

NEUTRALISER L’IA DANS L’AVENIR ?

 

Respect des droits d’auteur, protection des données personnelles, engagement de la responsabilité civile… L’utilisation de l’IA générative pose des questions de législation inédites. L’Union européenne s’y est penchée avec la loi sur l’intelligence artificielle (Artificial Intelligence Act) qui présente une approche pour le respect des droits fondamentaux des citoyens et les valeurs de l’UE. 

Cette loi divisera les applications en trois catégories de risques et devrait voir le jour en 2025.

La Cnil lance également un plan d’action sur l’IA générative avec des règles claires et protectrices des données personnelles des citoyens européens (trois plaintes ont été déposées auprès de la Cnil sur Chat-GPT à propos de la collecte des données et les nombreuses erreurs factuelles incluses dans ses réponses).

Au niveau européen, une task force sur Chat-GPT a été lancée afin de « favoriser la coopération et l’échange d’informations sur de possibles actions ».

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LES NFT, C’EST QUOI EXACTEMENT ?

Les jetons non fongibles (NFT) sont des certificats de propriété stockés sur une blockchain. Ces jetons numériques permettent de certifier l’authenticité d’un objet qui lui est associé en achetant un code (ou un certificat)

Contrairement à la monnaie telle qu’on la connaît (ou aux cryptomonnaies), chaque NFT est unique ou non fongible, c’est-à-dire qu’il ne peut être échangé contre quelque chose de valeur égale. 

Le marché de l’art est en pleine révolution grâce aux NFT. Mike Winkelmann (Beeple) a vendu une photo numérique pour plus de 69 millions de dollars chez Christie’s. Et pourtant, cette photo est consultable et téléchargeable sur internet, contrairement à un tableau « réel ». Alors, pourquoi acheter une telle œuvre de cette manière ? Et bien tout simplement parce que celle-ci a été vendue avec son NFT qui la rend unique et traçable. Ce certificat signe bien sûr l’œuvre de l’artiste et indique qui l’a vendue, qui l’a achetée et pour quelle somme et à quelle date. Cette œuvre « numérique » peut donc être cédée en enchère… et si la valeur de la cryptomonnaie qui a permis d’acquérir le certificat NFT augmente, la valeur de cette œuvre augmentera  pour le possesseur du NFT.

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