La percée a lancé un débat: Que fait-on maintenant ? Une faction voulait faire pousser un visage, mais la faction qui voulait tenter sa chance a gagné. Ils ont imaginé une structure à cinq doigts qui pourrait être ouverte au poignet, enfilée comme un gant, puis suturée. “Vous n’auriez qu’à appliquer des bandages autour de la zone du poignet – et ce serait la chirurgie”, explique Abaci.
Le laboratoire a donc imprimé un échafaudage à cinq doigts de la taille d’un paquet de sucre, a préparé les cellules comme avant, puis a testé la résistance de la construction «sans bords» par rapport aux greffes traditionnelles. Dans un test de contrainte mécanique, les constructions sans bords ont battu les patchs plats jusqu’à 400 %. Les images au microscope ont révélé une matrice extracellulaire saine et plus normale, le réseau de protéines et de molécules qui structurent les tissus. Cette matrice avait plus de molécules, comme l’acide hyaluronique, et une disposition plus réaliste des cellules. Abaci était ravi, mais surpris : « C’était vraiment fascinant de voir comment les cellules réagissent vraiment au seul changement de géométrie. Rien d’autre.” Il pense que cette méthode est plus efficace pour créer un substitut de peau plus normal, car elle permet aux cellules de se développer de manière naturelle et fermée.
Mais une greffe de peau comme celle-ci pourrait-elle réellement prendre? La démonstration de la souris de Pappalardo – qu’il a finalement fait 11 fois – le suggère. Il n’était pas possible de faire la même chirurgie avec des greffons plats ; il a choisi de tenter le membre postérieur de la souris parce que la géométrie de la zone est si complexe. Quatre semaines plus tard, le remplacement de la peau s’est entièrement intégré à la peau environnante de la souris.
“La façon dont ils ont fait fonctionner cela était assez excitante”, déclare Adam Feinberg, ingénieur biomédical chez Carnegie Mellon. « Nous sommes sur la bonne voie pour que ces technologies soient plus largement disponibles. En fin de compte, dans une autre décennie environ, cela va vraiment changer la façon dont nous sommes capables de réparer le corps humain après une blessure ou une maladie.
Il est particulièrement enthousiasmé par la façon dont ils pourraient vasculariser la peau, l’aidant à développer des vaisseaux sanguins. Cela pourrait être une aubaine énorme pour les personnes atteintes d’ulcères diabétiques. «La vascularisation est ce qui maintient les tissus en vie», explique Feinberg, et l’une des raisons pour lesquelles les gens contractent des ulcères diabétiques en premier lieu est que leurs tissus ont une mauvaise circulation sanguine. “Si [engineers] pourraient créer une meilleure qualité vasculaire du tissu pour commencer, ils pourraient avoir plus de succès » dans le traitement de ces patients, dit-il.
Sashank Reddy, chirurgien plasticien et ingénieur tissulaire à l’Université Johns Hopkins, souligne que l’équipe peut également développer ces structures à partir de très petites biopsies, plutôt que d’avoir à transplanter une grande quantité de tissus ailleurs sur le corps du patient. “Disons que j’ai dû refaire surface sur l’avant-bras entier de quelqu’un – c’est beaucoup de peau que je dois emprunter ailleurs sur son corps, sur son dos ou sa cuisse”, explique Reddy. Le retrait de ce tissu crée une faille au niveau du “site donneur” d’où il a été prélevé. “L’autre beauté de cette approche n’est pas seulement la géométrie, mais le fait qu’elle épargne ce défaut du site donneur”, poursuit-il.
Et Sherman note qu’une greffe qui peut être effectuée en une heure est une énorme amélioration par rapport aux opérations de greffe d’aujourd’hui, qui peuvent prendre entre 4 et 11 heures, nécessitant une anesthésie extensive pour un patient vulnérable. “Cela pourrait être un grand pas en avant”, déclare Sherman.
Vidéo : Alberto Pappalardo/Abaci Lab
Pourtant, les nouvelles constructions devront franchir plusieurs obstacles, comme les essais cliniques, avant que les chirurgiens puissent l’utiliser, dit Reddy. Peu d’entreprises ont tenté d’implanter des tissus modifiés sur des patients. L’année dernière, un dénommé 3DBio a transplanté une oreille humaine imprimée à partir de cellules.
Et Reddy note qu’il manque à ce tissu plusieurs composants de la vraie peau, comme les follicules pileux et les glandes sudoripares. “Les gens peuvent les considérer comme des ‘bons à avoir’, mais ils sont vraiment très importants pour ancrer la peau”, dit-il. Il est également crucial d’incorporer des pigments cutanés pour correspondre au teint de la peau. Mais il est optimiste quant à la faisabilité de ces ajouts, et il note que les démonstrations chirurgicales chez la souris se traduisent plus facilement chez l’homme que les essais de médicaments effectués sur des souris. « Il y a toujours des surprises en biologie, mais c’est moins risqué de dire que cela se reproduira », dit-il. “C’est plus un problème d’ingénierie qu’un problème de découverte fondamentale.”
Abaci voit le potentiel d’utiliser cette peau artificielle pour tester des médicaments et des cosmétiques, et pour étudier la biologie fondamentale de la peau. Mais le principal attrait pour lui est de créer des greffes – idéalement celles qui peuvent continuer comme une seule pièce portable et pourraient être conçues avec l’aide d’autres groupes de recherche spécialisés dans les muscles, le cartilage ou la graisse.
Entre-temps, son groupe a travaillé sur la fabrication de constructions plus grandes, comme une main d’homme adulte. (Ils pensent qu’il suffirait d’une biopsie de 4 millimètres pour obtenir suffisamment de tissu pour faire pousser les 45 millions de fibroblastes et les 18 millions de kératinocytes nécessaires à une culture de cette taille.) Ils prévoient également de supprimer l’échafaudage et de commencer à imprimer des tissus réels. Cela supprimerait non seulement certaines étapes, mais leur donnerait plus de contrôle sur l’épaisseur et la fonctionnalité de la peau à différents endroits.
Les ingénieurs tissulaires sont convaincus que de nouvelles approches comme celle-ci arriveront à la clinique. “Cela devient vraiment une question de quand cela sera-t-il disponible », dit Feinberg, « et non un si.”
