Les alvéoles artificielles produites par imprimante 3D se rapprochent de plus en plus de leurs homologues naturels et peuvent être fabriquées à grande échelle.
Face à l'émergence de nouveaux virus et aux taux de mortalité élevés des maladies pulmonaires, des modèles du système respiratoire humain sont urgently nécessaires pour étudier l'évolution des pathologies et l'efficacité des traitements. La complexité structurelle du poumon rend la création de tissus pulmonaires artificiels particulièrement ardue. Une récente étude marque un progrès décisif : la production d'alvéoles par impression 3D.
L'équipe de chercheurs a développé un modèle pulmonaire tridimensionnel intégrant diverses lignées cellulaires alvéolaires humaines, constituant les alvéoles. Cette technique de bio-impression à jet d'encre suscite un vif intérêt, car elle permet de produire des tissus standardisés et personnalisés en grande quantité. Ce modèle offre une alternative fiable aux tests traditionnels pour les applications en pathologie et en pharmacie.
Lors de la respiration, l'échange d'oxygène et de dioxyde de carbone s'opère dans les alvéoles. Ces vésicules présentent une structure extrêmement complexe. Les chercheurs ont conçu un modèle de barrière alvéolaire à trois couches, d'une épaisseur de 10 micromètres – soit environ un cinquième de l'épaisseur d'un cheveu humain. Ce modèle réagit aux virus comme un tissu naturel : l'exposition au virus de la grippe a déclenché une réponse antivirale chez le tissu imprimé.
Le Pr Pieter Hiemstra, professeur de biologie cellulaire et d'immunologie des maladies pulmonaires au Centre médical universitaire de Leyde, déclare : « Cette technique innovante contribue à remplacer les expérimentations animales et pourrait à terme servir à produire des tissus pour la transplantation. De nombreuses études ont porté sur des tissus simples comme la peau, mais la bio-impression pulmonaire reste un défi en raison de la complexité des voies respiratoires et des alvéoles. »
« Le point fort est l'utilisation de lignées cellulaires représentatives des types cellulaires alvéolaires essentiels. Bien que la forme exacte des alvéoles et les capillaires soient absents, les expériences d'infection par le virus de la grippe ont réussi, ce qui est particulièrement pertinent dans le contexte des infections SARS-CoV-2. »
Le Pr Wim Timens, professeur de pathologie pulmonaire à l'UMC Groningen, ajoute : « Des approches similaires, comme le "poumon sur puce", ont été explorées. Cependant, ce nouveau modèle permet une plus grande flexibilité, par exemple en introduisant des fragments d'ADN pour exprimer des molécules spécifiques, favorisant des interactions cellule-cellule réalistes. Il est scalable, nécessite moins de technologie et peut être produit en masse. »
« Il s'agit d'un modèle, non d'un mini-organe parfait, car les lignées cellulaires diffèrent des cellules primaires. L'étape suivante idéale serait d'intégrer des cellules de patients pour modéliser fidèlement les maladies. En résumé, un modèle abouti et précieux pour la communauté scientifique. »
Source : Advanced Science
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