Médecine personnalisée : Tissu moulable grâce à l'impression 3D

Dans des chambres imprimées en 3D avec des formes personnalisées, il sera à l'avenir possible de cultiver des tissus autologues transplantables, capables de prendre la forme d'une blessure à refermer, par exemple. © Fraunhofer IAP, Photo : Till Budde

En cas de blessures graves des tissus mous, une greffe de tissu peut parfois être indispensable. Pour le patient, cela signifie cependant une intervention lourde. À l'avenir, le tissu manquant pourrait repousser directement dans le corps du patient – dans des chambres d'isolement implantées sous la peau et adaptées individuellement à la géométrie de la plaie. Lors du salon de technologie médicale MEDICA à Düsseldorf, les chambres imprimées en 3D de l'équipe de recherche des instituts Fraunhofer pour la recherche appliquée en polymères IAP et pour la technologie laser ILT, ainsi que de la clinique BG Ludwigshafen, ont été présentées du 15 au 18 novembre 2021.

Lorsque chez le patient, des structures telles que l'os, les vaisseaux ou les tendons sont exposées, il ne reste souvent qu'une greffe de tissu bien vascularisé. Pour le patient, cela implique une opération de plusieurs heures et la blessure d'un tissu sain du corps. C'est pourquoi les chercheurs développent des méthodes respectueuses des tissus pour produire des greffes de tissu vascularisé, afin de remplacer de manière ciblée la peau et d'autres tissus. Par exemple, on pourrait suturer sous la peau des chambres d'isolement recouvertes de collagène en Teflon, dans lesquelles on insère en boucle une artère ou une veine. Grâce à l'infiltration cellulaire et à l'implantation de vaisseaux, le collagène sera finalement transformé en un tissu apte à la transplantation en deux à quatre semaines. Une intervention mineure, nécessitant une anesthésie locale. Contrairement au tissu cultivé en boîte de Petri, le tissu qui se forme dans la chambre est entièrement vascularisé – c'est-à-dire traversé par des capillaires – et donc bien irrigué. Il s'agit donc d'un tissu conjonctif vivant, qui prend la forme de la chambre d'isolement et est adapté à la transplantation, sans avoir à sacrifier un tissu sain du donneur. Un autre avantage : puisque le tissu est fabriqué à partir du corps du patient, cela évite les réactions de rejet.

Culture tissulaire personnalisable

Les chercheurs du Fraunhofer IAP évaluent et optimisent actuellement cette technique dans le cadre du projet financé par le BMFB FlexLoop (numéro de subvention 03VP05962) – en collaboration avec le Fraunhofer ILT et la clinique BG Ludwigshafen – pour la chirurgie plastique et reconstructive de l'Université de Heidelberg. « Jusqu'à présent, seules des chambres d'isolement rondes étaient utilisées pour la culture tissulaire, mais nous pouvons désormais adapter la forme des chambres d'isolement à la forme du défaut des tissus mous du patient, ce qui permet de faire progresser la personnalisation et l'individualisation de la médecine », explique le Dr Wolfdietrich Meyer, chef de projet au Fraunhofer IAP. La fabrication par impression 3D rend cela possible, remplaçant la découpe traditionnelle des chambres. Comme le matériau habituel, le Teflon, ne peut pas être imprimé, les experts du Fraunhofer ILT utilisent des résines photopolymères. « L'impression 3D offre non seulement l'avantage de pouvoir définir la forme du tissu, mais nous avons également développé des designs de chambres permettant une culture tissulaire aussi confortable que possible pour les patientes et patients, tout en facilitant la manipulation lors de l'intervention », explique Andreas Hoffmann, chef de projet au Fraunhofer ILT.

Les chercheurs du Fraunhofer IAP testent à la fois le matériau lui-même et les différentes formes de chambres d'isolement. En effet, la chambre ne doit pas libérer de sous-produits de dégradation dans le corps du patient ni provoquer de réactions de rejet, elle doit donc être biocompatible. Quelle est la durabilité du matériau dans l'organisme humain ? Se modifie-t-il, par exemple, lorsqu'il est porté à la température corporelle ? Les premiers résultats semblent prometteurs. En ce qui concerne l'ensemble des chambres d'isolement, ce sont principalement leurs propriétés mécaniques qui comptent. En effet, les chambres sont suturées au tissu environnant ou implantées sous la peau à proximité d'une défaillance : aucune fissure ne doit apparaître pour garantir une utilisation sûre dans la chambre.

Les médecins de la clinique BG Ludwigshafen examinent quant à eux si le tissu en croissance peut également remplir complètement des chambres d'isolement à forme complexe. « Nous voulons surtout montrer que nous pouvons fabriquer un tissu modelable dans les chambres imprimées en 3D, qui – comme une pièce de puzzle – peut complètement couvrir un défaut complexe de tissu mou. De plus, la qualité biomechanique du tissu cultivé est analysée en détail », explique le Dr Florian Falkner, médecin assistant en chirurgie plastique et reconstructive à la clinique BG Ludwigshafen. Cependant, il faudra encore quelques années de développement avant que cette méthode de culture tissulaire ne devienne une procédure routinière pour une utilisation clinique.