Un astronaute regarde la Terre à travers la fenêtre de la Station spatiale internationale, tandis qu’une boule flottante de cellules cardiaques sort d’une imprimante 3D. Cela ressemble à une vision lointaine, mais pour Lorenzo Moroni, professeur de biofabrication pour la médecine régénérative, ce sera une réalité dans vingt ans. Pour cette raison, le MERLN Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine de Maastricht collaborera avec les agences spatiales ESA et NASA à partir d’avril pour imprimer des tissus humains dans l’espace.
En entrant, Moroni parle surtout de l’agencement du bureau : « Ici, tout le monde est mélangé, des étudiants en master aux chercheurs confirmés. C’est ainsi que naissent les meilleures idées. Moroni fait des recherches sur la médecine régénérative depuis vingt ans, des traitements qui visent à réparer les cellules, les fonctions des organes et les tissus du corps humain.
Avec les processus de régénération, vous pouvez penser à la queue d’une salamandre qui repousse. Ou les bois d’un cerf qui reviennent encore et encore. La régénération se produit également dans le corps humain. Les cellules des tissus meurent mais sont également reconstituées par de nouvelles. De cette façon, notre corps se renouvelle complètement tous les sept ans et toutes les cellules sont remplacées par de nouvelles cellules.
« Ici à Maastricht, nous examinons comment les nouvelles technologies peuvent être utilisées pour réparer rapidement les organes, les os ou les muscles du corps humain en cas de dommages », explique Moroni. « Pensez à réparer des plaies profondes ou à renforcer le muscle cardiaque avec de nouveaux tissus. » C’est pourquoi l’impression de matériel biologique, impression bio, une des techniques les plus importantes. Et selon Moroni, le meilleur moyen de développer cette technologie est à 400 kilomètres au-dessus de nos têtes : dans l’ISS.
Comment imprimez-vous du matériel biologique ?
« Nous n’imprimons pas avec de l’encre, mais avec un gel plein de cellules souches qui sort d’une sorte de pistolet à colle. Ces cellules s’adaptent au type de tissu que vous souhaitez réparer. Si les vaisseaux sanguins sont endommagés lors d’une coupure profonde, nous imprimons des cellules endothéliales qui favorisent la réparation d’une telle plaie. Pour le muscle cardiaque endommagé, vous imprimez des cellules souches qui se transforment en ce qu’on appelle des cardiomyocytes. Ces cellules peuvent mourir par manque d’oxygène. Le tissu cicatriciel qui en résulte provoque souvent des arythmies cardiaques qui provoquent une autre crise cardiaque. Si vous imprimez des cellules et réparez le tissu, vous pouvez réduire le risque de récidive.
La prochaine étape est que nous allons tester cela pour des dommages mineurs aux humains, comme une coupure profonde
A quoi ressemble un tissu imprimé ?
« Cela peut être un morceau de tissu floconneux, mais nous pouvons également intégrer les cellules dans, par exemple, des pansements que vous collez sur une plaie et aidez ensuite la plaie à guérir. »
Mais ces cellules s’attachent-elles directement au tissu endommagé ?
« Pas toujours, vous avez besoin d’un soi-disant matériel de support pour cela. Dans notre corps, les tissus en plus des cellules sont constitués d’une structure protéique dans laquelle les cellules se nichent. Pour les nouvelles cellules, nous imitons cette structure protéique avec un gel biodégradable. Ce gel agit initialement comme un matériau de support pour les cellules que nous insérons. Lorsque les cellules commencent à se diviser, elles construisent progressivement leur propre structure protéique et notre gel se désintègre. De cette façon, un tissu peut devenir un lit de protéines qui grandit avec lui.
Ces tissus imprimés sont-ils déjà utilisés pour l’homme ?
« Non, nous pouvons désormais faire pousser des tissus de manière contrôlée en laboratoire. La prochaine étape consiste à tester cela pour des dommages mineurs chez l’homme, par exemple pour une coupure profonde qui ne guérit pas d’elle-même.
« Ce qui est possible : utiliser des tissus imprimés pour tester de nouveaux médicaments. Cela fonctionne beaucoup mieux que les tests sur les animaux, car vous testez alors avec de vrais tissus humains. Cela permet d’économiser une autre étape dans l’ensemble du processus de test.
Le vieillissement du corps s’accélère dans l’espace à cause des rayons cosmiques
Pourquoi voulez-vous imprimer dans l’espace ?
« Il y a de la gravité sur Terre. Lorsque nous imprimons des tissus ici, nous le faisons sur une surface plane, car le gel plein de cellules tombe simplement. Cela crée des couches dans la façon dont les cellules sont disposées, comparables aux couches d’un spekkoek. Quand ils grandissent, ils le font en couches. Ce n’est pas comme ça que ça se passe dans notre corps. Il n’y a pas de gravité dans l’espace, vous pouvez donc imprimer en trois dimensions. Cela nous permet d’imiter beaucoup mieux les structures tissulaires. Rondes, angulaires, quelles cellules devraient être placées à quel endroit de la structure protéique, dans l’espace, nous avons le contrôle sur beaucoup plus de facteurs que sur Terre.
À quoi ressemble ce tissu spatial ?
« Peut-être connaissez-vous le gouttelettes flottantes de vidéos de l’ISS. Nous pouvons organiser nos gouttelettes de cellules au moyen d’ondes sonores et de forces magnétiques, exactement comme elles sont structurées dans le corps. Cela n’est vraiment possible qu’en l’absence de gravité.
Donc vous fabriquez des tissus dans l’espace et vous les ramenez ensuite sur Terre ?
« Non, nous y mènerons également des expériences. Le vieillissement dans le corps va plus vite dans l’espace car les cellules sont plus endommagées par les rayons cosmiques. Si nous simulons des tissus dans l’espace, nous pouvons détecter ces dommages beaucoup plus rapidement, alors que nous devons attendre des années pour cela sur Terre. En conséquence, nous apprenons plus précisément comment les tissus se développent et vieillissent. Prenez la croissance des cardiomyocytes dans le cœur. Ces cellules se développent et se divisent jusqu’à ce que nous atteignions l’âge adulte, mais ensuite tout ce processus s’arrête. Pourquoi est-ce comme ça ? Nos tissus qui vieillissent rapidement peuvent donner un aperçu de cela.
Une personne sur cinq meurt d’une maladie cardiovasculaire, je veux faire quelque chose à ce sujet
Vous allez seulement regarder le cœur dans cette exploration spatiale, pourquoi ?
« Eh bien, c’est un peu comme le moteur de notre corps, mais on sait à peine comment il se répare après un infarctus, par exemple. Une personne sur cinq meurt d’une maladie cardiovasculaire, je veux faire quelque chose à ce sujet. Mon oncle était chirurgien cardiaque en Italie et a sauvé tant de vies de cette façon. Je veux ça aussi, mais ensuite avec des mouchoirs imprimés dans lesquels on expose des processus jusqu’alors inconnus.
Pourquoi les agences spatiales NASA et ESA sont-elles réellement impliquées dans ce projet ?
« La NASA et l’ESA prévoient d’emmener des humains sur la Lune et sur Mars pendant une période prolongée d’ici dix ans. Si des personnes s’y blessent ou souffrent d’autres dommages corporels, il n’y a pas d’aide médicale. Les cellules d’impression pourraient les aider à le faire. De plus, les expériences que nous voulons faire doivent être réalisées par des astronautes formés, nous avons donc vraiment besoin d’eux pour faire de ce projet un succès.
Vous n’avez pas prévu de voyage spatial vous-même ?
« Non pas encore. Mais si je peux, j’irai certainement.