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L'impression 3D offre la possibilité d'imprimer des tissus et des organes, permettant de nombreuses applicationsapplications médicales, par exemple en fabriquant des implants sur mesure pour la chirurgie. Elle pourrait aussi servir à la médecine régénérative et réparer des tissus endommagés.
Alors, pourquoi ne pas l'utiliser pour remplacer un cartilage abîmé par l'arthrose ? Le cartilage est un tissu qui se prête bien à l'impression 3Dimpression 3D car il ne contient qu'un seul type de cellules et n'a pas de vaisseaux sanguins. Par ailleurs, il ne peut pas se réparer seul quand il est endommagé.
Des expériences précédentes ont déjà essayé de créer du cartilage avec des cellules, mais en utilisant une matrice d'hydrogel. Or, pour Ibrahim Ozbolat, de l'université d'État de Pennsylvanie, aux États-Unis, « les hydrogelshydrogels ne permettent pas aux cellules de croître normalement. L'hydrogel confine les cellules et ne leur permet pas de communiquer comme elles le font dans les tissus natifs ». De plus, sa dégradation peut produire des composés toxiques.
C'est pourquoi les chercheurs ont développé une méthode produisant des tissus sans utiliser d'hydrogel, qu'ils décrivent dans un article paru dans Scientific Reports.
Le cartilage imprimé en 3D est placé dans un milieu nutritif. © Ozbolat, Penn State
Le produit obtenu est proche du cartilage naturel
Pour cette impression 3D, l'encre est formée par des cellules de cartilage (chondrocytes) de vachevache. Les chercheurs ont fait pousser les cellules dans des tubes fins formés d'alginate (extrait d'alguesalgues). Les cellules de cartilage se développent pendant environ une semaine et adhèrent les unes aux autres. Comme elles ne collent pas à l'alginate, elles peuvent être récupérées en une chaîne de cartilage qui, poussé dans une buse spéciale, sert d'encre pour l'impression. Le cartilage est imprimé en formant des rangées et reste ainsi 30 mn, puis il peut être déplacé dans une boîte de Petri ou un milieu nutritif, avant d'être intégré dans un tissu.
Un des intérêts de cette technique est de pouvoir imprimer du cartilage de différentes formes : « Nous pouvons fabriquer les brins dans toute la longueur que nous voulons. Parce qu'il n'y a pas d'échafaudageéchafaudage, le processus d'impression du cartilage est évolutif ». Les chercheurs peuvent mimer du cartilage articulaire en imprimant les brins verticalement, puis horizontalement pour imiter l'architecture naturelle.
Le cartilage artificiel ainsi produit est proche du cartilage naturel de vache, mais ses propriétés mécaniques ne sont pas aussi bonnes. En effet, le cartilage naturel se forme avec la pressionpression des articulations. D'après le chercheur, une pression mécanique sur le cartilage artificiel pourrait améliorer ses propriétés mécaniques.
Lors de ces expériences, il y avait peu de dommages cellulaires au cours de la fabrication, et les chondrocytes conservaient leur activité métabolique. À l'avenir, si cette technique est appliquée à l'Homme, les patients devront fournir leur propre source de cellules cartilagineuses : soit des cellules provenant d'un cartilage existant, soit des cellules souchescellules souches différenciées en cellules de cartilage.
