Des tissus multicouches imprimés pour la reconstruction faciale
La reconstruction faciale peut aider les personnes dont les traits ont été physiquement altérés à la suite d’un accident, d’une maladie ou d’un acte de violence. La procédure implique généralement des greffes très complexes de tissus difficiles à produire, même pour les experts en ingénierie. L’un des principaux problèmes est l’insuffisance de l’apport sanguin. La plupart des tissus du corps humain dépendent d’une structure vasculaire hiérarchique complexe pour nourrir les cellules et éliminer les déchets. Les greffons doivent disposer de suffisamment d’artères, de veines et de capillaires pour assurer les échanges de gaz et de nutriments nécessaires à l’acceptation du tissu par l’organisme et à sa survie. «Le défi consiste à créer une vascularisation à plusieurs échelles qui intègre totalement le tissu et l’alimente», explique Shulamit Levenberg(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), professeure au Technion (Institut israélien de technologie). «Sans vascularisation, le tissu ne reçoit pas d’oxygène ni de nutriments et les cellules meurent», ajoute-t-elle. Si des éléments du visage, tels que les os, la peau et les muscles, ont été crées avec succès, aucun tissu mou composite des couches du visage ne l’a été jusqu’à présent. Dans le cadre du projet VesselNet(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), Shulamit Levenberg et ses collègues ont travaillé à l’optimisation d’une procédure qui permet de surmonter les difficultés liées aux tissus composites du visage. Cette approche crée le réseau vasculaire in vitro avant la transplantation, ce qui permet d’obtenir des tissus plus épais qui ont plus de chances de prendre lors de la transplantation.
Bio-imprimer des tissus composites
Dans le cadre de ce projet, l’équipe a développé une technique qui consiste à bio-imprimer le tissu de manière à ce qu’il soit déjà pourvu de vaisseaux sanguins avant la transplantation. Il s’agit de gros vaisseaux reliés aux artères et aux veines, et d’un petit réseau capillaire relié aux gros vaisseaux. Les objectifs du projet étaient de créer un réseau vasculaire fonctionnel in vitro, de fabriquer des tissus composites épais et d’intégrer ces tissus pour reconstruire une malformation faciale.
Développer un système vasculaire multicouche
Les chercheurs ont réussi à bio-imprimer des tissus mous et des tissus osseux multicouches dotés d’une vascularisation à plusieurs échelles, qui fonctionne dans des conditions de flux continu. Les résultats du projet ont été publiés dans plusieurs revues évaluées par des pairs. Le nouveau système vasculaire multicouche est constitué de divers polymères ayant la forme de vaisseaux sanguins et disposés de manière hiérarchique. Les chercheurs ont créé des tissus vivants pourvus de capillaires à partir d’une bio-encre à base de collagène humain, qui se connectent aux bourgeons vasculaires issus des gros vaisseaux. La structure du système permet une circulation sanguine continue dans l’ensemble du tissu. Ils ont ensuite pu utiliser ces tissus dans des modèles animaux pour réparer d’importantes lésions osseuses, musculaires et adipeuses. «En termes d’études précliniques, nous avons mené des expériences sur des petits et des gros animaux», souligne Shulamit Levenberg, coordinateur du projet VesselNet. L’approche VesselNet pourrait un jour déboucher sur des tissus créés sur mesure, cultivés en laboratoire, qui permettraient de résoudre les problèmes spécifiques des patients.
Faire évoluer la chirurgie reconstructive
Les tissus composites épais créés par VesselNet pourraient avoir un impact considérable sur la chirurgie reconstructive. Le processus et le produit amélioreront également notre compréhension des mécanismes d’organisation des tissus eux-mêmes. L’équipe espère à présent développer davantage la recherche et cherche à obtenir une subvention pour passer aux essais cliniques. L’objectif final est de réparer les lésions importantes des tissus humains résultant d’une blessure, d’un traumatisme ou d’une intervention chirurgicale destinée à exciser des tissus cancéreux. «Nous continuons à optimiser les procédures, y compris les nouvelles méthodes d’impression et les bioréacteurs améliorés pour la culture des tissus, et nous espérons passer aux essais cliniques le plus rapidement possible», déclare Shulamit Levenberg.
