Le lundi 2 septembre marque le début de la semaine du don d’organes, un moment pour souligner l’importance du don d’organes et célébrer l’altruisme des donneurs. Actuellement, plus de 6 300 personnes au Royaume-Uni attendent une transplantation d’organe et, malheureusement, chaque jour, environ trois personnes meurent en attendant. Dans le cadre des efforts visant à augmenter le nombre de donneurs et à réduire certains de ces décès évitables, l’Angleterre passera à un système d' »opt-out » en 2020. À moins d’avoir enregistré une décision de ne pas faire de don, ou de faire partie de l’un des groupes exclus, tous les adultes en Angleterre seront considérés comme des donneurs d’organes.
Si cette approche permettra, on l’espère, de réduire le temps d’attente d’un patient pour obtenir un organe adapté à la transplantation, elle ne répond pas à l’autre grand problème de la transplantation : le rejet. Le système immunitaire des greffés reconnaît les organes du donneur comme « étrangers » et peut les attaquer dans le but de les éliminer de l’organisme. Les médicaments immunosuppresseurs peuvent contribuer à minimiser l’ampleur du rejet, mais ils ne sont pas toujours efficaces à long terme et leur utilisation s’accompagne d’effets indésirables qui leur sont propres.
Dans un monde idéal, il ne serait pas nécessaire de compter sur les organes des donneurs. Toute personne ayant besoin d’une greffe recevrait un organe personnalisé généré en laboratoire à partir de ses propres cellules. Cela signifie qu’il n’y aurait plus besoin d’attendre un donneur humain et que les risques de rejet seraient minimes. Bien que cette idée semble actuellement plutôt futuriste, plusieurs groupes de recherche prennent les premières mesures pour en faire un jour une réalité.
Les technologies de bio-impression 3D sont au cœur de nombre de ces projets. S’appuyant sur les principes de l’impression 3D, la bio-impression utilise des bioinks fabriqués à partir de cellules pour imprimer des tissus vivants couche par couche. Une certaine forme d’échafaudage est généralement impliquée dans le processus pour soutenir et protéger les cellules. En contrôlant soigneusement quelles cellules sont placées à quel endroit, la bio-impression peut permettre la production de structures biologiques complexes. Un certain nombre de projets sont en cours pour exploiter cette technologie afin d’imprimer des tissus humains fonctionnels, première étape vers l’impression d’un organe entier.
Le cœur
Des scientifiques de l’université Carnegie Mellon ont récemment démontré la capacité d’imprimer des composants cardiaques à l’échelle réelle, notamment des cardiomyocytes, des valves cardiaques et des ventricules. « Ce que nous avons montré, c’est que nous pouvons imprimer des morceaux de cœur à partir de cellules et de collagène dans des parties qui fonctionnent vraiment, comme une valve cardiaque ou un petit ventricule qui bat », a expliqué Adam Feinberg, professeur de génie biomédical et de science et génie des matériaux dans un communiqué de presse.
Utilisant un hydrogel spécialement développé, les chercheurs ont pu surmonter l’une des principales difficultés liées à l’impression du collagène – l’empêcher de se déformer. Le collagène est la protéine la plus abondante dans les tissus humains, de sorte que la capacité à le bio-imprimer efficacement sera importante pour créer des organes autres que le cœur également.
« Il est important de comprendre qu’il y a encore de nombreuses années de recherche à faire », a ajouté Feinberg. « Mais il faut quand même être excité par le fait que nous faisons de réels progrès vers l’ingénierie de tissus et d’organes humains fonctionnels, et cet article est une étape sur cette voie. »

Les poumons

Un défi majeur dans la création de tissus et d’organes pleinement fonctionnels est de pouvoir leur fournir un système capable de fournir un approvisionnement en sang adéquat et d’éliminer efficacement les déchets. Une équipe de scientifiques de l’Université de Rice a récemment conçu une technologie de bio-impression à code source ouvert – SLATE (Stero-lithography apparatus for tissue engineering) – qui permet de créer une vascularisation complexe.
L’équipe a démontré les capacités de la technologie en bio-imprimant des sacs d’air imitant les poumons qui permettaient le mouvement de l’oxygène similaire aux échanges gazeux se produisant dans les sacs d’air alvéolaires des poumons humains. La technique peut également être appliquée à la bio-impression d’autres tissus et structures tels que les valves bicuspides du cœur.
« Avec l’ajout de la structure multivasculaire et intravasculaire, nous introduisons un ensemble étendu de libertés de conception pour l’ingénierie des tissus vivants », a déclaré Jordan Miller, professeur adjoint de bio-ingénierie à l’Université Rice, dans un communiqué de presse détaillant les travaux. « Nous avons maintenant la liberté de construire un grand nombre des structures complexes que l’on trouve dans le corps. »
Le rein

Suivant des recherches achevées en 2016, une équipe de l’Institut Wyss a récemment créé un modèle de tubule proximal vascularisé en 3D qui imite plus complètement la fonction de réabsorption du rein humain. Dans le modèle, les tubules perfusables et les vaisseaux sanguins sont imprimés de manière adjacente et sont capables de communiquer. « Nous construisons ces dispositifs rénaux vivants en quelques jours et ils peuvent rester stables et fonctionnels pendant des mois », a déclaré le premier auteur, Neil Lin, dans un communiqué de presse.
Ces travaux s’inscrivent dans le cadre de l’initiative d’ingénierie des organes en 3D de l’Institut Wyss, qui réunit des chercheurs multidisciplinaires dans le but de développer des tissus et des organes transposables par bio-ingénierie.

Des travaux sont également en cours par des groupes distincts pour bio-imprimer des composants d’autres organes tels que le foie, la peau et la cornée.

Bien que ces exemples mettent en évidence les grands développements qui ont été réalisés pour pouvoir imprimer avec précision des tissus fonctionnels, il faudra probablement un certain temps avant qu’il soit possible de bio-imprimer des organes entiers adaptés à la transplantation. Passer des petites structures tissulaires relativement simples aux organes complets, grands et complexes, nécessitera de nouveaux progrès dans des domaines tels que l’intégration du réseau vasculaire.
Une fois que les obstacles techniques auront été surmontés et que des organes entièrement fonctionnels pourront être bio-imprimés avec succès, des tests de sécurité approfondis et des politiques réglementaires pourront également allonger le délai avant que les patients puissent recevoir un organe bio-imprimé. Bien que la bio-impression soit malheureusement peu susceptible d’aider les patients qui ont actuellement besoin d’une greffe d’organe, beaucoup sont optimistes sur le fait que c’est maintenant une question de quand et non de si les tissus et les organes bio-imprimés seront disponibles et une option alternative au don d’organes.