News Mardi 1 mars 2022 - 21:15

Bioprinting, l’impression 3D de matière vivante

Partagez cette news :

bioprinting_fabrication_additive_organes

La bio-impression est une technique de fabrication additive permettant l’impression tridimensionnelle de couches successives de cellules sur des biomatrices. Elle permet de reconstituer la structure d’un tissu ou d’un organe. Une technologie porteuse d'espoirs que nous explique Bruno Brisson, cofondateur de Poietis.

Bruno Brisson est cofondateur et directeur général de Poietis. Avec Fabien Guillemot, président et directeurscientifique, il a créé la société en septembre 2014. Au contraire de nombreuses entreprises de bio-impression, Poietis utilise une technologie laser pour imprimer des tissus. L’objectif du duo fondateur est d’amener cette technologie en clinique pour de la réparation tissulaire ou encore la production d’organes implantables.

Pouvez-vous nous expliquer ce qu’est la bio-impression ?

La bio-impression repose sur les techniques d’impression 3D, c’est-à-dire qu’elle consiste à imprimer un modèle à partir d’un fichier numérique en couche par couche. Mais contrairement à l’impression 3D classique, la matière première est vivante. Nous utilisons comme matière première des cellules et des hydrogels qui vont mimer la matrice extracellulaire. L’impression doit être précise, de manière que les cellules s’organisent entre elles dans le but de produire des tissus fonctionnels. Cependant, notre travail ne consiste pas à simplement positionner des cellules de manière précise, ce qui est déjà un challenge en lui-même, mais à guider les processus d’auto-organisation de ces cellules. Nous n’imprimons pas le produit final car le produit imprimé nécessite un temps de maturation, où le tissu va s’organiser pour se remodeler et devenir fonctionnel, soit pour des applications in vitro, soit pour devenir un tissu implantable.

Qu’est-ce que les technologies actuelles sont capables d’imprimer ?

Aujourd’hui, des chercheurs travaillent sur la bio-impression en recherche amont, pour faire de la biologie fondamentale, pour la compréhension des mécanismes ou encore l’observation des relations entre les cellules. Dans le monde entier, des équipes travaillent sur la bio-impression couvrant tous les tissus et organes : le foie, la peau, les muscles, etc.

Aujourd’hui, personne n’est capable d’imprimer ces tissus pour qu’ils soient fonctionnels et implantables. Les travaux portent plutôt sur des champs de la recherche in vitro, c’est-à-dire des tissus qui vont être utilisés pour être des supports de tests de R&D.

La technologie est-elle plus avancée sur certains tissus ?

Effectivement, plutôt pour des tissus plans et/ou non vascularisés. Tout est une question de forme et de complexité. Pour la peau, il est possible d’imprimer un épiderme avec une technologie relativement simple de bio-impression comme l’extrusion. Chez Poietis, nous rajoutons de la complexité. La peau que nous imprimons est un véritable substitut dermo-épidermique avec différents compartiments de peau et différents types cellulaires. L’idée est de se rapprocher d’un tissu « natif ». Autre exemple, nous avons travaillé avec les laboratoires Servier sur un modèle de foie comprenant quatre types cellulaires. L’idée est donc de se rapprocher des tissus cellulaires natifs humains.

Chez Poietis, vous travaillez principalement sur la peau...

À la création de la société, Fabien et son équipe travaillaient plutôt sur des tissus durs comme l’os et le cartilage. Lors de nos pré-études de marché, entre 2012 et 2014, il y a eu en Europe une interdiction de l’expérimentation animale en dermo-cosmétique. Les sociétés en R&D du secteur se sont donc mises à la recherche de technologies alternatives, et la bio-impression peut en être une. Nous avons donc eu des discussions et des sollicitations de groupes de dermo-cosmétique pour de la peau bio-imprimée. Nous avons choisi de nous concentrer sur ce tissu.

Image
poieskin_poeitis_bioprinting_bioimpression_fabrication_additive

Poieskin est un modèle de peau humaine pleine épaisseur bio-imprimé. Il mime le derme et l'épiderme. (Crédits : Poeitis)

Nous avons recruté des biologistes, des spécialistes de la peau et nous avons développé un procédé et un tissu in vitro appelé « Poieskin ». Celui-ci est une pastille de peau qui fait environ un centimètre de diamètre et qui va mimer le derme et l’épiderme. Il est utilisé dans des plaques standards en biologie pour faire des tests, comme la validation de nouveaux ingrédients qui vont rentrer dans des produits de soin ou cosmétiques.

Nous avons ensuite continué à travailler sur la peau, par l’expertise développée, pour valider un procédé transposable en clinique. Nous avons commencé par l’agrandissement du produit imprimé. Nous sommes capables, aujourd’hui, d’imprimer 40 cm carrés. Ce procédé devrait être qualifié aux normes « bonnes pratiques de fabrication ». Nous ne sommes plus sur un produit de test, mais un médicament de thérapie innovante (MTI). Nous avons signé un accord avec les hôpitaux de Marseille, qui possèdent un laboratoire de thérapie cellulaire, pour démarrer un essai clinique l’année prochaine. Il s’agit de greffes autologues, c’est-à-dire qu’une biopsie est réalisée sur un patient pour récolter différents types cellulaires. Celles-ci vont être multipliées avec des cultures, pour pouvoir produire, pour un patient donné, un tissu qui sera ensuite greffé en réparation.

Quelles sont les différentes techniques de bio-impression ?

La technique la plus utilisée est la bio-extrusion. Celle-ci fonctionne avec des seringues automatisées au sein desquelles sont mélangés un hydrogel et des cellules. Cependant, les cellules n’aiment pas passer à travers un orifice qui offre des contraintes de cisaillement et baisse fortement le taux de viabilité. Finalement, le procédé n’est pas très standardisable car l’orifice peut se boucher, et il est aussi impossible de contrôler la concentration cellulaire qui est répartie de manières différentes. Chez Poietis, nous utilisons cette technologie pour imprimer une première couche d’hydrogel qui va mimer la matrice extracellulaire. Puis, nous utilisons notre technologie par laser pour imprimer les cellules. Celle-ci émet une impulsion laser qui va être focalisée sur une cartouche dans laquelle l’encre est étalée. En entrant à l’interface de la cartouche et de l’encre, l’impulsion laser va déposer l’énergie, entraînant une cavitation qui va libérer une microgoutte. Beaucoup de paramètres doivent être maîtrisés. Cette action peut être répétée jusqu’à 10 000 fois par seconde. Il s’agit d’une technologie très rapide, très précise et permettant de contrôler de manière très fine le placement de chaque cellule. Il s’agit d’une méthode qui est à très haute résolution, et qui offre un taux de survie des cellules très élevé car elle n’utilise pas d’orifice. Ce facteur est d’autant plus important lorsque les cellules sont rares et fragiles. Nous allons également contrôler la concentration des cellules qui vont être imprimées à chaque endroit et donc, au final, dans le tissu implantable. Nous avons également une troisième technologie qui est embarquée dans nos systèmes. Il s’agit d’un procédé jet d’encre qui va créer et déposer des gouttes de manière plus grossière. Le choix de l’utilisation va dépendre de l’utilisation finale.

À part la peau, sur quels organes bio-imprimés travaillez-vous ?

Nous avons commencé à travailler sur la peau, mais après deux ans et demi, nous avons étendu nos activités de recherche, via des collaborations. Nous avons donc travaillé sur un foie imprimé avec les laboratoires Servier. Nous devrions communiquer, d’ici la fin de l’année, sur les résultats obtenus. Il s’agissait de mise au point d’un modèle d’hépatoxicité pour aider un laboratoire pharmaceutique. Nous avons travaillé égalementavec l’Oréal sur un follicule pileux. Nous sommes également intégrés à un consortium européen H2020 ASCTN en neurologie : « Training on Advanced Stem Cell Technologies in Neurology », pour imprimer des modèles de neurones pour travailler sur les maladies dégénératives. Nous participons également à deux autres consortiums : un sur le pancréas pour faire des modèles pour valider des nouvelles molécules ou thérapies, et un autre avec l’université catholique de Louvain, pour développer une chaîne automatisée de production de cartilages.

Image
substitut_bioimprime_poeitis_bioimpression_fabrication_additive

Des essais clinique démarrera l'année prochaine pour un greffon de peau autologue à partir de tissus épidermiques du patient. (Crédits : Poietis).

Puisque vous êtes là...

... nous souhaiterions vous inviter à vous abonner à A3DM Magazine.

A3DM Magazine est la revue papier et digitale de référence en fabrication additive et en impression 3D. (Vous pouvez lire et découvrir les articles dans la rubrique « Magazine » du site A3DM). Pourquoi vous abonner ?

  • Pour accéder à l’ensemble des informations du secteur de la fabrication additive et de l’impression 3D, à des dossiers industriels, à des analyses techniques et des fiches pratiques, à des contenus exclusifs, aux appels d’offres et aux subventions de la Commission européenne, à des leçons d’anglais pour ingénieurs...
  • Pour garantir la liberté de ton et l’exigence professionnelle de la revue.
  • Pour soutenir le secteur de la fabrication additive et de l’impression 3D qui a besoin de médias spécialisés pour promouvoir la technologie, partager les savoirs et savoir-faire, et fédérer la communauté.

 

Je m'abonne

Newsletter

Ne manquez plus aucune info sur la fabrication additive