Introduction
Selon les informations du gouvernement américain sur le don et la transplantation d’organes, les statistiques établies par la HRSA (Health Resources and Services Administration) indiquent que plus de 109 000 patients, y compris des hommes, des femmes et des enfants, sont sur la liste d’attente nationale de transplantation en septembre 2020. Seules 39 718 transplantations ont été réalisées en 2019 et 17 personnes meurent chaque jour en attendant une greffe d’organe, toutes les 9 minutes le décompte augmente dans la liste d’attente de transplantation d’organe.
Ce ne sont que des données statistiques sur les transplantations d’organes requises aux États-Unis, mais le nombre de transplantations d’organes nécessaires dans le monde est multiple, et pour obtenir toutes ces transplantations d’organes, il n’y a pas assez de donneurs.
La bio-impression est une technologie transpirante permettant de créer et de fabriquer des tissus, des organes et des cellules biologiques à des fins médicales et biotechnologiques. La bio-impression sera une thaumaturgie dans le domaine de la science médicale, donnant à Homo sapiens un avantage supplémentaire pour une vie prolongée en bonne santé.
La bio-impression d’un organe dans son ensemble éliminera le besoin de donneurs et accordera aux receveurs une seconde chance dans la vie.
Section 1 : Bio-impression
Définir la « bio-impression » :Il est défini comme le développement de nouveaux organes et tissus avec un processus CAD-CAM (conception et fabrication assistées par ordinateur) générant et empilant de manière synchrone des cellules vivantes et des biomatériaux avec une superposition stipulée de ces cellules dans des bioconstructions les utilisant pour l’ingénierie tissulaire, la médecine régénérative et d’autres études biologiques.[1][2]
Evolution de la bio-impression :Le développement d’organes pleinement fonctionnels par bio-impression est un processus insaisissable et continu. De nombreuses recherches sont en cours sur la bio-impression d’organes pleinement fonctionnels pouvant être utilisés pour des transplantations d’organes. Klebe a été le premier en 1988 à démontrer la technologie de cyto-gravure, qui est une forme de bio-impression. Une chronologie de l’évolution de la bio-impression est illustrée dans le tableau 1.1.
| ANNÉE | ÉVOLUTION |
| 1988 | Micro-positionnement 2D de cellules grâce à la technologie de cyto-gravure. |
| 1996 | L’observation selon laquelle les cellules se collent les unes aux autres et se déplacent en amas. |
| 1996 | La première utilisation d’un biomatériau naturel chez un humain |
| 1998 | L’invention de la technologie des feuilles cellulaires |
| 1999 | Écriture directe au laser (LDW) |
| 2001 | Première vessie issue de l’ingénierie tissulaire |
| 2002 | Bio-impression utilisant la technologie jet d’encre |
| 2003 | L’impression jet d’encre crée des cellules fonctionnelles |
| 2004 | Distribution de cellules à jet d’encre |
| 2004 | Tissu 3D sans échafaudage |
| 2006 | Fabrication d’aorte bovine 3D |
| 2007 | Impression numérique |
| 2008 | L’idée des sphéroïdes tissulaires comme éléments constitutifs |
| 2009 | 1ère bio-imprimante commerciale (Novogen MMX) |
| 2009 | Constructions vasculaires – sans échafaudage |
| 2010 | Modélisation réussie des hépatocytes dans le collagène à l’aide de LDW |
| 2012 | Impression cutanée in situ |
| 2012 | Réparer le cartilage humain grâce à l’impression jet d’encre |
| 2012 | Jet à la demande basé sur des ondes bipolaires |
| 2012 | Bio-impression basée sur l’extrusion pour l’ingénierie du foie artificiel |
| 2014 | Bio-imprimante multi-bras pour la fabrication de tissus avec système vasculaire imprimé |
| 2016 | Bio-impression à grande échelle de constructions de tissus perfusables |
L’utilisation de bio-imprimantes de nouvelle génération et de modèles de tissus perfusables dans la fabrication de tissus hybrides entièrement vascularisés fera passer l’impression d’organes et de tissus à un niveau supérieur. La bio-impression est une partie miraculeuse de la science qui progresse de jour en jour, avec une pléthore de recherches en cours partout dans le monde, mais la maîtriser est encore un long chemin à parcourir.[2]
Classification de la bio-impression :Les technologies les plus avancées utilisées en bio-impression consistent en l’auto-assemblage, l’auto-empilement et l’auto-organisation des cellules et des tissus grâce à des techniques d’application imposantes. Ces techniques peuvent être différenciées en trois :
Bio-impression basée sur l’extrusion Il s’agit d’une coalition de systèmes de distribution de fluides et d’automatisation robotique pour l’extrusion et la bio-impression simultanément.
Bio-impression à base de gouttelettes Dans cette procédure de bio-impression, diverses sources d’énergie comme le son, la chaleur et l’électricité sont utilisées pour générer des gouttelettes qui sont ensuite utilisées pour modeler et organiser les cellules et autres produits biologiques.
Bio-impression laser Dans cette procédure de bio-impression, l’énergie laser est utilisée pour modeler des produits biologiques et fabriquer des constructions tissulaires. Il s’agit de l’une des bio-impressions les plus avancées en raison de son contrôle spécifique sur le dépôt de produits biologiques (gènes, cellules, facteurs de croissance, biomatériaux et médicaments).[2]
Processus de bio-impression :La bio-impression est généralement divisée en trois étapes technologiques vitales :
Prétraitement :Il s’agit de la génération d’un dessin de tissu ou d’organe à l’aide de la CAO (conception assistée par ordinateur) en fonction de l’impression ou de la fabrication réelle du tissu ou de l’organe.
Traitement:C’est le processus d’impression réel effectué dans une bio-imprimante, dans cette bio-imprimante, les cellules réelles sont empilées et encapsulées par une bio-construction.
Post-traitement :Comme étape finale, les cellules encapsulées en bio-construction dans une chambre spéciale connue sous le nom de « bio-réacteur » qui accélère la maturation de l’organe, subissent le processus de prolifération cellulaire, de remodelage et de maturation.[2]
Section 2 : Bio-impression et transplantation d’organes
Tendances actuelles de la bio-impression d’organes :Actuellement, les bio-imprimantes 3D sont utilisées pour la médecine régénérative dans certains tissus et organes du corps, la transplantation complète d’organes avec une bio-imprimante 3D est toujours dans le cadre d’un processus qui fait l’objet de recherches et d’expérimentations à un rythme rapide. Actuellement, les bio-imprimantes modélisent et déposent les types de cellules primaires qui sont précisément similaires au tissu mère. La sélection de la cellule native joue un rôle central dans la fonctionnalité du tissu bio-imprimé. Lorsque les tissus doivent être cultivés et proliférés dans les types de cellules requis, la bio-encre des cellules souches est utilisée pour l’impression.[2][3]
Bio-impression d’organes attendue :Les technologies de pointe en matière d’imagerie et de conception numérique ont permis de progresser dans la recherche sur la création d’organes fonctionnels grâce à la bio-impression. Les techniques d’imagerie non invasives telles que la CAO-FAO (conception et fabrication assistées par ordinateur), l’IRM (imagerie par résonance magnétique), la tomodensitométrie (tomodensitométrie) et la modélisation mathématique donnent des détails minutieux sur les tissus et organes complexes qui peuvent être utilisés pour la conception et la bio-impression des organes à l’aide de bio-imprimantes avancées telles que la micro-extrusion, le jet d’encre et l’impression assistée par laser.[3]
Avantages de la bio-impression d’organes :Le rejet d’une greffe d’organe est l’une des pires craintes et l’un des pires défis posés par la réaction immunitaire de l’hôte. Ce défi peut être surmonté grâce à l’utilisation de cellules autologues pour la bio-impression 3D. Les cellules autologues sont généralement des cellules souches ou peuvent être des cellules souches pluripotentes collectées à partir de biopsies. Les cellules souches autologues sont la source la plus fiable, mais elles ne sont d’aucune utilité si la patiente est déjà malade, car les cellules souches sont déjà infectées et ne donneront pas les résultats souhaités. C’est pourquoi les cellules souches sont aujourd’hui collectées à partir du placenta préservé lors de l’accouchement. Ainsi, la bio-impression autologue réduira les risques de rejet d’une greffe d’organe de près de 90 %.[3]
Les organes et tissus bio-imprimés auront une fonctionnalité prolongée grâce à de nouveaux progrès comme l’auto-rénovation. Certaines cellules sont difficiles à isoler du tissu natif et difficiles à cultiver, comme les cellules du cœur, du foie et des cellules immunitaires, en raison de leur courte durée de vie. Ainsi, grâce à la bio-impression avancée, ces types d’organes seront également bientôt bio-imprimés.[3]
Fondamentalement, la bio-impression d’organes à partir de cellules souches et de cellules pluripotentes augmentera la durée de vie des humains dans leur ensemble, tout en minimisant les risques de rejet d’organes et en facilitant la bio-impression pour les organes les plus complexes.
Conclusion:
La bio-impression d’organes et de tissus qui seront pleinement fonctionnels de toutes les manières possibles constituera le don le plus révolutionnaire et le plus précieux de la science, de l’innovation et de la technologie pour la race humaine. La bio-impression de tissus et d’organes ne sera pas seulement utilisée pour la transplantation d’organes solides, mais elle révolutionnera également de manière innovante la médecine régénérative ainsi que la découverte et la formation de nouveaux médicaments.
La bio-impression prolongera la durée de vie de la race humaine, grâce à la transplantation de nouveaux organes entièrement fonctionnels et auto-réparateurs. Il n’y aura pas de liste d’attente pour les personnes ayant besoin d’une transplantation d’organe, car le processus de bio-impression permettra d’obtenir les organes requis avec une pleine capacité de travail, quelle que soit la complexité de la structure d’un organe ou d’un tissu.
Comme la bio-impression est un concept récent dans le domaine de la médecine régénérative et qu’une pléthore de recherches sont en cours, une fois que les résultats exceptionnellement bons seront obtenus, cela changera toute la vision de la vie, qu’il s’agisse de transplantations d’organes, de formation de nouveaux médicaments et de tests, ce qui réduira le temps d’attente et de tests.
La formation et les tests de médicaments sont généralement d’abord testés sur des animaux, donc ces tests sur les animaux les rendent inter-espèces et donc former et inventer une formulation exacte de médicament est un processus qui prend du temps, cette bio-impression de tissus et d’organes humains rendra la formation et les tests de médicaments directement possibles sur des tissus humains réels, ce qui indiquera les diverses réactions médicamenteuses et les modifications nécessaires dans le médicament. Cela éliminera les tests sur les animaux et la découverte de nouveaux médicaments sera rapide.
La bio-impression d’organes et de tissus présentant des excroissances et des tumeurs cancéreuses sera utile dans le plan de traitement du cancer ou de la tumeur. Cela permettra d’obtenir des traitements oncologiques et des remèdes, car diverses radiothérapies et traitements de chimiothérapie pourront être pratiqués et testés en premier sur l’organe bio-imprimé présentant une tumeur ou un cancer et, en fonction des résultats, un traitement pourra être administré au patient.
Ainsi, la bio-impression d’organes changera de manière positive et perturbatrice tout le concept des sciences médicales et, grâce à un fonctionnement efficace et efficient, les organes nouvellement bio-imprimés en fonction des besoins du patient donneront aux humains une seconde chance dans la vie avec une durée de vie prolongée.
Références :
- Liu, F., Liu, C., Chen, Q., Ao, Q., Tian, X., Fan, J.,… et Wang, X. (2018). Progrès dans la bio-impression 3D d’organes. Journal international de bioimpression, 4(1).
- Ozbolat, IT (2016). Bio-impression 3D : fondamentaux, principes et applications. Presse académique.
- Charbe, N., McCarron, PA et Tambuwala, MM (2017). Bio-impression tridimensionnelle : une nouvelle frontière dans la recherche en oncologie. Journal mondial d’oncologie clinique, 8(1), 21.
- https://www.organdonor.gov/statistics-stories/statistics.html
