Impression 3D de cellules souches embryonnaires

Une équipe de chercheurs de la Tsinghua University à Pékin (Chine) et de la Drexel University à Philadelphie (États-Unis) ont mis au point une méthode basée sur l’impression 3D pour produire des treillis de cellules sources embryonnaires. Ces cellules sont d’une telle uniformité et homogénéité qu’elles pourraient servir de matière première pour fabriquer des tissus spécialisés et une fois la technique maîtrisée, des micro-organes complets.

L’impression 3D est une technologie utilisée dans de nombreuses applications dont l’impression haute précision d’objets de plastique [2, 3], l’impression d’ornements culinaires comestibles [4], l’impression de métaux [5]. Une nouvelle application en émergence, l’impression de cellules, se sert du principe d’impression de couches de matériaux extrudés et pourrait servir à générer des tissus complexes grâce aux cellules souches embryonnaires.

Le groupe de chercheurs dirigé par Wei Sun a réussi à fabriquer des structures cellulaires ayant la forme de treillis 3D à l’intérieur desquels des cellules embryonnaires ont été cultivées; ces cellules bénéficiaient d’une viabilité élevée et d’un renouvellement constant sur sept jours [1]. De plus, les cellules obtenues avaient gardé leur pluripotence, c’est-à-dire la capacité de se différencier en d’autres types de cellules. Plus une cellule a la capacité de se différencier en un nombre élevé de types cellulaires, plus elle est pluripotente.

Une matrice efficace pour la croissance cellulaire

Figure 2 Représentation du processus d’impression d’une matrice cellulaire abritant une culture de cellules embryonnaires. Source [1]

Sun indique que le fait d’être en mesure de cultiver ces cellules embryonnaires de façon si prédictible, homogène et uniforme ouvrira la porte à d’autres découvertes sur les tissus complexes.

Ces deux caractéristiques, à savoir l’homogénéité et l’uniformité, déterminent la capacité de la cellule à se reproduire. Les autres méthodes, comme les mécanismes de croissance de pointe, l’impression 2D en boîtes de Pétri et la méthode « par suspension » (où des structures ressemblant à des stalagmites sont formées par sédimentation de cellules par gravité), n’obtiennent pas des cellules de même qualité en ce qui a trait à l’homogénéité et à l’uniformité selon le Dr Sun.

Formation de structures complexes

Les auteurs attribuent leurs bons résultats aux similitudes entre l’environnement d’impression 3D et le corps embryonnaire vivant dans lequel les cellules embryonnaires se différencient. L’environnement d’impression 3D favorise la croissance et la reproduction des cellules.

Figure 3 Cette image présente la reproduction des cellules embryonnaires à l’intérieur de la matrice. Source [1].

Ces matrices de cellules en croissance deviendront peut-être les blocs qui serviront à construire des organes humains. Une fois le procédé mis à l’échelle pour en augmenter la capacité, les tissus spécialisés obtenus au moyen des cellules embryonnaires pourront faire pousser (ou servir à faire imprimer en 3D pour commencer) un micro-organe fonctionnant pleinement.

La prochaine étape de ce projet de recherche consistera à vérifier si on peut obtenir un corps embryonnaire de la taille désirée en jouant sur les paramètres structurels et d’impression. En cas de réussite, il serait alors possible de former des corps embryonnaires distincts dans la même structure imprimée.

Un bel avenir attend assurément cette nouvelle technologie. Les résultats obtenus par le groupe de recherche pourraient servir à d’autres chercheurs pour mieux comprendre la régénération de tissus, l’effet de la méthode d’administration de médicaments sur certains organes et la génétique. L’obtention de cellules différenciées dans la même matrice permettrait aux chercheurs de fabriquer entièrement des micro-organes en laboratoire.

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