[L’industrie c’est fou] Forme, taille, texture… Ce cœur imprimé en 3D est plus vrai que nature

Des chercheurs de l’université américaine Carnegie Mellon ont développé une technique d’impression 3D permettant de fabriquer le cœur d’un patient en reproduisant à l’identique sa taille, sa forme et sa texture. Une première, qui va faciliter la préparation des interventions chirurgicales et qui ouvre la voie à la bio-impression de cœurs fonctionnels.

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[L’industrie c’est fou] Forme, taille, texture… Ce cœur imprimé en 3D est plus vrai que nature
Ce coeur imprimé en 3D reproduit à l'identique la taille, la forme et la texture de celui d'un patient. Il ne lui manque que la couleur.

Il ne lui manque que la couleur. En termes de forme, taille et texture, ce modèle de cœur reproduit à l’identique le palpitant d’un (vrai) patient. Imprimé en 3D grâce à une méthode développée par des chercheurs de l’université américaine Carnegie Mellon, cet organe artificiel permettra à des chirurgiens de s’entraîner avant une opération : il peut être incisé et suturé, comme un vrai. Une première, qui pourrait servir de base à la bio-impression de cœurs artificiels fonctionnels.

Les chirurgiens ont déjà recours à la fabrication additive pour préparer leurs opérations : ils impriment, à partir de l’IRM d’un patient, un modèle fidèle de l’organe. Rigide, la reproduction ne permet pas de s’exercer à un acte. Mais – plus lisible que le négatif obtenu à partir d’imagerie médicale – le modèle en trois dimensions permet d’appréhender les particularités d’une opération. C’est en partie pour cela que l’Assistance Publique-Hôpitaux de Paris et les hôpitaux de Strasbourg (Bas-Rhin) se sont équipés d’imprimantes 3D.

Alginate et collagène

Le cœur imprimé par les chercheurs américains permet, lui, de s’exercer aux actes "pour de faux", avant d’opérer un patient. Egalement fabriqué à partir de l’imagerie IRM de l’organe d’un patient, il est fait d’alginate, un matériau mou obtenu à partir d’algues marines, translucide, qui reproduit quasiment à l’identique l’élasticité et la texture des tissus cardiaques humains. Cerise sur le gâteau : il est très peu coûteux. Ainsi, la fabrication du modèle aurait à peine coûté 10 dollars.

Ce matériau ne peut cependant pas être imprimé comme un polymère conventionnel : trop mou, il ne peut supporter son propre poids. Impossible de l’imprimer à l’air libre. Les chercheurs ont donc réalisé l’impression dans une cuve de gélatine, en utilisant une imprimante à dépôt de fil. Durant la fabrication, le gel soutient les couches d’alginate et les maintient en place. Une fois le cœur terminé, il suffit de chauffer la cuve à température corporelle : la gélatine devient liquide et s’écoule, dévoilant l’organe.


Le même coeur, en violet. (crédit : Carnegie Mellon University)

Pour son utilisation en hôpital, les chercheurs envisagent d’appliquer leur technique d’impression à un autre matériau : le collagène. Présent naturellement dans l’organisme, il permettrait de reproduire encore plus précisément les caractéristiques des tissus humains. Mais il est moins bon marché. L’impression d’un cœur de collagène coûterait plus de 2 000 dollars, un investissement que les chercheurs estiment raisonnable dans le cadre d’une opération chirurgicale.

Prochaine étape : faire battre le cœur

Présentée dans la revue ACS Biomaterials Science & Engineering, cette innovation a aussi permis d’imprimer une section d’artère coronaire, dans laquelle il a été possible de faire circuler du faux sang. Permettant par exemple à des futurs chirurgiens de s’entraîner à suturer une veine dans les conditions proches du réel. Les scientifiques notent aussi que leur technique peut être adaptée à d’autres organes, comme les reins ou le foie.

Surtout, ils présentent leurs travaux comme un premier pas vers l’impression d’organes artificiels fonctionnels. Selon eux, il serait possible d’utiliser le modèle comme un échafaudage sur lequel déposer des cellules humaines, permettant de le rendre vivant. Mais ils font face à un nouveau défi : seules 100 millions de cellules peuvent être introduites dans le cœur artificiel actuellement. Il en faudrait 100 milliards pour envisager en fabriquer un à taille humaine.

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