C’est une étape considérable qui vient d’être franchie dans la greffe de peau, par ces chercheurs de l’Institut polytechnique Rensselaer (Troy, New York) : celle de l’impression en 3D de peau vivante « prééquipée » de ses vaisseaux sanguins. Cette avancée, documentée dans la revue Tissue Engineering, va permettre d’optimiser la cicatrisation des brûlures ou de larges plaies chroniques comme les escarres par exemple.
L’auteur principal, Pankaj Karande, professeur agrégé en génie chimique et biologique rappelle que de nombreuses greffes de peau qui visent une cicatrisation accélérée des plaies et en particulier des brûlures, « finissent par tomber », car le greffon ne s'intègre jamais vraiment aux cellules hôtes. L’absence de système vasculaire intégré fonctionnel dans les greffes de peau constitue ainsi l'un des principaux obstacles à cette intégration.
Imprimer une peau vivante en 3D, avec système vasculaire intégré, plus acceptable pour l’hôte
C’est le défi sur lequel travaille cette équipe depuis de plusieurs années. Les chercheurs ont commencé par travailler à partir de 2 types de cellules humaines vivantes, pour les transformer en « bio-encres » puis pour les imprimer dans une structure ressemblant à de la peau. Plus récemment, avec des collègues de la Yale School of Medicine, l’équipe a commencé à travailler à l’incorporation des vaisseaux dans cette peau artificielle.
Des ingrédients clés : comme dans une recette « secrète » les bioingénieurs ont ajouté des éléments clés, notamment des cellules endothéliales humaines, qui tapissent l’intérieur des vaisseaux sanguins, et des cellules du péricyte, qui enveloppent les cellules endothéliales, du collagène animal et d’autres cellules structurelles généralement trouvées dans la peau artificielle. Après de multiples essais, ils sont parvenus à un mélange dans lequel les cellules communiquent et forment une structure vasculaire biologiquement pertinente en l'espace de quelques semaines. « Nous avons été agréablement surpris de constater que la biologie prend le relai et se rapproche spontanément de ce qui existe dans la nature ».
Un test de greffe mené sur un modèle de souris, montre une bonne reconstitution et communication des vaisseaux de la peau imprimée, qui finissent par se connecter avec les propres vaisseaux de la souris. Ce nouveau réseau vasculaire permet un transfert de sang et de nutriments vers la greffe, ce qui maintient la greffe en vie.
Adapter la peau à son utilisation clinique : il reste encore des défis à surmonter avant l’utilisation en clinique de cette nouvelle technologie : les chercheurs vont devoir éditer les cellules du donneur en utilisant la technologie CRISPR, afin que les vaisseaux puissent s'intégrer et être acceptés par le corps du patient. Mais, d’ores et déjà ce développement, avec sa preuve de concept chez la souris, met en évidence le potentiel immense de la bioimpression 3D en médecine de précision. Avec à la clé, des solutions thérapeutiques adaptées aux situations spécifiques de chaque patient.
Des applications en vue dans le soin des brûlures ou des escarres : Relever les défis associés aux soins des brûlures, avec notamment la perte de terminaisons nerveuses et vasculaires, mais aussi d’autres grandes plaies chroniques, dont les plaies diabétiques ou les escarres, fera partie des premières applications de cette peau vivante et irriguée en 3D.
Source: Tissue Engineering Part A 1 Nov 2019https://doi.org/10.1089/ten.TEA.2019.0201 3D bioprinting of a vascularized and perfusable skin graft using human keratinocytes, (…)
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