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Les imprimantes 3D révolutionnent la médecine

26 décembre 2013

Arnaud Alcabez

Imprimantes 3DLes premières applications dans le domaine de la santé concernent la fabrication de dispositifs médicaux ou de prothèses sur mesure, la forme et l’architecture de ces structures solides étant définies en fonction des caractéristiques anatomiques du patient obtenues par imagerie médicale. Ainsi, des guides chirurgicaux imprimés en 3D sont utilisés par des chirurgiens-dentistes pour améliorer la précision du placement des implants dentaires. La capacité de personnaliser les prothèses a récemment conduit une équipe américaine à imprimer sur mesure une exo-prothèse pour une fillette souffrant d’un handicap congénital (arthrogrypose classique). Enfin, la première implantation d’une prothèse réalisée par impression 3D (une mandibule de mâchoire en titane) a été réalisée en 2011.

De plus en plus de scientifiques s’intéressent à la bio-impression (ou bioprinting) car cette nouvelle technologie pourrait répondre à de très importants besoins médicaux et sociétaux en permettant de fabriquer à la demande des tissus humains. Si les premières expériences d’impression de cellules avaient été réalisées il y a dix ans en bricolant des imprimantes jet d’encre de bureau (l’encre étant remplacée par une suspension de cellules et le papier par un support de culture cellulaire), les technologies ont depuis beaucoup évolué. Imprimer du vivant n’est plus de la science-fiction. Il est ainsi aujourd’hui possible d’imprimer des cellules souches humaines ou d’autres constituants biologiques des tissus avec une résolution micrométrique qui permet de contrôler les processus d’auto assemblage cellulaire. Concernant les applications, les recherches menées au niveau international concernent principalement la peau ou encore le tissu osseux.

L’utilisation de «bio-imprimantes» et de «bio-encres» a déjà permis à d’autres laboratoires de produire des fragments tissulaires qui pourraient un jour aider à réparer certaines lésions, voire à produire des organes pour suppléer au manque de greffons. Ces techniques utilisent comme encre biologique des solutions contenant des cellules provenant d’un tissu sain. Elles sont cependant limitées par les contraintes techniques liées au prélèvement des cellules et à leur mise en culture ; la bio-impression nécessite en effet des millions de cellules pour produire quelques millimètres carrés de tissu.

Cette technoscience est fascinante et se transforme déjà en outil de recherche fondamentale pour l’étude du vivant, notamment des relations entre structure et fonction biologique. Elle offre ainsi aux biologistes la possibilité de comprendre en fabriquant! Du point de vue industriel, la fabrication de tissus biologiques sur mesure devrait permettre à l’industrie pharmaceutique de disposer de modèles d’étude plus représentatifs et donc plus prédictifs, ce qui facilitera la découverte de nouvelles molécules en réduisant par ailleurs le recours à l’expérimentation scientifique sur les animaux. Enfin, concernant les applications cliniques, imprimer des organes tels que le cœur ou le rein reste aujourd’hui du domaine du rêve en raison de leur complexité. Par contre, on peut raisonnablement envisager les premiers essais cliniques d’ici moins de dix ans pour des tissus plus simples tels que la cornée, la peau ou l’os.

Oreilles artificielles, cartilage humain, bras artificiels en thermoplastique, tissus synthétiques série de cellules souches humaines de moelle osseuse ou de peau développées en culture, bébé de quelques mois, victime d’une malformation des voies respiratoires sauvé grâce à une prothèse 3D capable de s’adapter à la trachée, les applications pratiques de l’imprimerie 3D au service de la médecine se multiplient, et elles ouvrent la voie à l’industrialisation.

Pour les écoles de médecine, cette technologie rend accessible la possibilité de scanner et de numériser une partie du corps d’un patient, et de le restituer à l’identique via une imprimante 3D. Ainsi, plutôt que de s’entrainer sur des cadavres, qui s’avèrent être des ressources rares, chères et fragiles, l’impression 3D permet aux étudiants de pratiquer des opérations proches du réel, avec les mêmes niveaux de densité et de manipulation dans l’espace, comme par exemple comme les os et cartilages d’un poignet ou une mâchoire pour un futur dentiste, pour un coût modique pouvant avoisiner les 30 euros la pièce (hors investissement de l’imprimante).

A lire : Les imprimantes 3D font des merveilles pour la médecine

IT Pro Magazine, Juin 2013

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