Le cœur humain est une merveille. Il est le moteur qui nous permet de fonctionner. Mais en dépit de tous ses bienfaits, le cœur n’est pas l’organe le plus fiable ou le plus robuste. Les maladies cardiaques constituent la première cause de décès dans le monde et le cœur est vulnérable à des blocages qui provoquent des infarctus. Plus inquiétant encore, il ne se répare pas seul et ne se régénère pas particulièrement bien. Un organe à la fois si fragile et si vital doit parfois être remplacé, mais les substituts sont extrêmement difficiles à obtenir. Toutefois, grâce à l’impression 3D, les transplantations cardiaques pourraient bien devenir beaucoup plus sûres et faciles.
Les chercheurs du groupe Biomatériaux et thérapies régénératives de l’Université Carnegie Mellon “bio-impriment” ou impriment en 3D à l’aide de tissus humains pour créer des prothèses cardiaques fonctionnelles qui “ont le potentiel de réparer ou de remplacer un jour un cœur défaillant.”
En imprimant en 3D avec des protéines telles que la fibronectine, la laminine et le collagène, les chercheurs ont construit une matrice extracellulaire (ECM), qui est une sorte d’échafaudage qu’ils utilisent pour cultiver des tissus. Compte tenu de la complexité de la bio-impression, il s’agit là d’une prouesse stupéfiante. Pour commencer, l’impression en 3D utilise des matériaux durs, tandis que la bio-impression utilise des matériaux souples et fragiles. L’autre difficulté, c’est de parvenir à maintenir en place ces matériaux souples et en couches superposées pendant le processus d’impression. Pour imprimer couche par couche, les chercheurs ont inventé la technique FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) qui consiste à imprimer des matériaux biologiques souples dans un gel de soutien qui tient la structure en place. Le gel de soutien fond une fois l’impression terminée, libérant la structure imprimée en 3D.
En Suisse, une équipe de chercheurs dirigée par Nicholas Cohrs est tout près de concrétiser le rêve d’imprimer des cœurs en 3D. Les modèles traditionnels sont fabriqués à partir de pièces séparées, mais cette équipe a choisi d’en imprimer sa version en 3D pour obtenir un modèle plus réaliste qui leur permet de concevoir des rouages internes en silicone pour imiter la fonction de pompe des valves. Ce modèle est un jalon dans l’histoire de l’impression en 3D, mais le produit est encore loin d’être un candidat viable à la transplantation. Dans son état actuel, le modèle ne fonctionne qu’un peu plus d’une heure, soit quelques milliers de battements, mais les chercheurs sont certains d’être capables de développer des modèles fonctionnels plus durables.
Les recherches qui sont menées à Carnegie Mellon et en Suisse sont révélatrices d’une tendance plus large dans la santé : l’utilisation de modèles 3D pour obtenir de meilleurs diagnostics et de meilleures chances de guérison. Dassault Systèmes est le catalyseur de “The Living Heart Project” qui a pour ambition de créer des modèles virtuels du cœur humain. L’objectif de The Living Heart Project est de créer des modèles 3D à simulation virtuelle du cœur suffisamment réalistes pour permettre aux chercheurs et aux médecins d’en apprendre davantage sur l’organe pour développer de nouvelles techniques et de nouveaux traitements pour répondre au grand nombre de défaillances et de maladies du cœur. Nos accords de recherche avec la FDA et de nombreuses institutions universitaires et de recherche dans le monde témoignent de l’importance que les scientifiques et les médecins accordent à la longévité du cœur humain.
Nous avons encore un long chemin à parcourir avant de réussir à imprimer en 3D un cœur humain fonctionnel. Cependant, la vitesse avec laquelle les chercheurs ont pu innover et progresser en bio-impression nous incite assurément à l’optimisme. L’impression en 3D et la simulation virtuelle sont l’avenir du secteur de la santé. La synthèse entre les médecins et les ingénieurs sur des projets tels que ceux-ci sauveront des millions de vies tout en ouvrant la voie à des progrès sans précédent dans la technologie médicale.
