Coeur humain imprimé en 3D. Percée médicale majeure de l'Université de Tel Aviv.

« C’est la première fois qu’on imprime un cœur dans son intégralité avec ses cellules et ses vaisseaux sanguins, c’est aussi la première fois qu’on utilise de la matière et des cellules provenant du patient », a dit l’un des scientifiques, le professeur Tal Dvir, qui dirige les recherches.

Ce cœur correspond exactement aux propriétés immunologiques, cellulaires, biochimiques et anatomiques d’un patient humain.

Jusqu’à présent, les scientifiques de la médecine régénérative avaient réussi à imprimer des tissus simples sans vaisseaux sanguins.

Cette percée médicale majeure de l’Université de Tel Aviv vient d’être publiée dans la revue Advanced Science par le responsable de l’équipe, le prof. Tal Dvir sous le titre « Impression 3D de patchs et de cœurs », travaux mené avec les chercheurs Assaf Shapira, Reuven Edri, Idan Gal et Lior Wertheim.

Cet énorme succès laisse espérer que d’ici une dizaine d’années, au lieu de mourir des suites d’une défaillance d’organes des malades pourront recevoir de nouveaux organes imprimés par les hôpitaux à partir des cellules du destinataire potentiel.

Les maladies cardiaques sont la principale cause de décès chez les hommes et les femmes aux États-Unis et dans la majeure partie du monde moderne, c’est la deuxième cause, après le cancer, en Israël. La transplantation est actuellement le seul traitement disponible pour les patients atteints d’insuffisance cardiaque au stade terminal.

Étant donné la grave pénurie de donneurs, il est urgent de développer de nouvelles approches pour régénérer le cœur malade.

Le professeur Dvir a ajouté: « Ce cœur est fabriqué à partir de cellules humaines et de matériaux biologiques spécifiques au patient. Dans notre processus, ces matériaux servent d’encres bio, de substances à base de sucres et de protéines pouvant être utilisées pour l’impression 3D de modèles tissulaires complexes.

Les chercheurs ont déjà réussi à imprimer en 3D la structure d’un cœur, mais pas avec des cellules ou des vaisseaux sanguins.

Nos résultats démontrent le potentiel de notre approche pour l’ingénierie du remplacement personnalisé de tissus et d’organes dans le futur.

À ce stade, notre cœur en 3D est petit, de la taille d’un cœur de lapin, cependant, il est possible de faire des cœurs plus grands en utilisant la même technologie ».

Pour arriver à cette prouesse, les chercheurs ont effectué une biopsie de tissu adipeux chez des patients.

Les matériaux cellulaires ont ensuite été séparés. Alors que les cellules ont été reprogrammées pour devenir des cellules souches pluripotentes et efficacement différenciées en cellules cardiaques ou endothéliales, la matrice extracellulaire (MEC) – un réseau tridimensionnel de macromolécules extracellulaires telles que le collagène et les glycoprotéines – a été transformée en un hydrogel personnalisé servant d’ « encre » pour l’impression 3D.

Les cellules différenciées ont ensuite été mélangées aux bio-encres et utilisées pour imprimer en 3D des patchs cardiaques compatibles avec le patient, des vaisseaux sanguins et, par la suite, un cœur entier.

Dvir a déclaré que l’utilisation de matériaux « natifs » spécifiques au patient est cruciale pour l’ingénierie réussie des tissus et des organes.

« La biocompatibilité des substances modifiées est cruciale pour éliminer le risque de rejet des implants, ce qui compromet le succès de tels traitements », a souligné Dvir.

« Idéalement, le biomatériau devrait posséder les mêmes propriétés biochimiques, mécaniques et topographiques que les propres tissus du patient.

Les chercheurs prévoient maintenant de « cultiver » les cœurs imprimés en laboratoire et « leur apprendre à se comporter » comme des cœurs, a déclaré Dvir.