Utiliser la technologie d’une imprimante à jet d’encre pour éjecter des cellules humaines et produire des organes, c’est l’idée originale qui a germé dans le cerveau d’un chercheur japonais afin de pallier à l’insuffisance de donneurs.
Le raisonnement est basique: un organe humain n’est jamais qu’un assemblage très ordonné de cellules. Reste qu’il est a priori difficile de le reproduire compte tenu de la taille minuscule des cellules, de leur diversité, de leur nature vivante et de leur positionnement complexe.
Mais le chercheur japonais Makoto Nakamura a découvert que les gouttes d’encre bombardées sur du papier par une imprimante à jet d’encre avaient à peu près les mêmes dimensions que des cellules, et que l’impression d’une photo en millions de couleurs n’était pas moins compliquée.
D’où l’idée de reproduire sur des milliers de couches superposées le motif cellulaire d’un organe pour le reconstituer en trois dimensions (3D), en exploitant la rapidité et la précision inégalées des imprimantes à jet d’encre.
« C’est comme construire un gratte-ciel à une échelle microscopique en utilisant différents types de cellules », a expliqué Makoto Nakamura à l’AFP lors d’une interview à Toyama, dans le centre du Japon.
Pour connaître le motif à répliquer, il suffit théoriquement de scinder un organe en deux horizontalement pour en voir la coupe, c’est-à-dire la disposition interne des cellules.
Une imprimante est ensuite programmée pour éjecter des cellules selon le même modèle cellulaire, en accumulant des milliers de couches les unes sur les autres.
« Au final, j’espère faire un coeur », avoue ce chercheur de 49 ans qui enseigne également à l’université de Toyama.
Bien qu’il reconnaisse qu’il lui faudra probablement une vingtaine d’années pour réaliser un tel exploit, cette prouesse ouvrirait la voie à la production en laboratoire de « bons coeurs » pour les patients attendant une transplantation.
Un organe constitué à partir des cellules du receveur pourrait en outre éliminer les risques de rejet.
M. Nakamura est pour le moment parvenu à construire un tube d’un millimètre de diamètre avec deux types de cellules vivantes, volume qui a une structure similaire à celle d’un vaisseau sanguin. Il a également fabriqué un cylindre d’un dixième de millimètre de diamètre, équivalent à celui d’un cheveu.
Le chercheur travaille avec une « imprimante biologique », dérivée d’un modèle à jet d’encre, que son équipe a mis trois ans à adapter. Après bien des déboires (bouchage des buses d’impression pas conçues pour des cellules), il est parvenu, à force de persuasion, à intéresser un responsable du fabricant Epson, qui lui a fourni une assistance technique.
L’imprimante cellulaire mise au point est capable d’ajuster le jet avec une précision d’un millième de millimètre et de construire un tube de cellules d’un centimètre et demi de haut en une minute.
En 2003, M. Nakamura est parvenu à démontrer que les cellules survivaient même après être passées par les buses, devenant ainsi l’un des premiers chercheurs au monde à créer une structure en 3D à l’aide de la technologie à « jet de cellules ».
Ancien pédiatre, M. Nakamura a décidé à l’âge de 36 ans de se consacrer à la recherche pour fabriquer des organes et sauver ainsi des vies.
« J’ignore vraiment quelles seront les applications futures, mais cette technologie sera indispensable pour positionner les cellules souches », prédit-il.
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