fr.wedoany.com Rapport : Le Dr Priscila Melo, maître de conférences en bio-ingénierie à l'Université de Newcastle et cofondatrice de JetBio, dirige une équipe qui utilise sa technologie d'impression biologique par jet d'impact réactif (Reactive Jet Impingement, ReJI) pour construire des modèles de tissus 3D, visant à transformer la manière dont les nouveaux médicaments sont évalués avant leur application clinique.
Le criblage préclinique actuel repose principalement sur la culture cellulaire bidimensionnelle, c'est-à-dire des monocouches de cellules cultivées sur des substrats plats. Environ 75 % des nouveaux médicaments entrant en phase clinique I échouent finalement, la cause la plus fréquente étant que l'efficacité insuffisante ou les problèmes de sécurité n'ont pas été détectés lors des tests précoces. Les cellules humaines existent dans une matrice extracellulaire tridimensionnelle qui régule non seulement l'environnement mécanique, mais influence également la diffusion des nutriments, la signalisation intercellulaire et les fonctions spécifiques aux tissus ; les modèles bidimensionnels ne peuvent pas reproduire cette complexité. Les tendances réglementaires favorisent également cette transition. En 2023, la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a indiqué que des modèles in vitro validés pouvaient servir de base aux essais de médicaments humains, sans nécessiter de tests sur animaux. L'Europe s'est ensuite alignée dans cette direction, et le Royaume-Uni s'efforce de mettre en œuvre des normes similaires pour certaines catégories de tests d'ici 2030.
Le Dr Melo déclare que l'impression 3D offre une alternative plus précise et réalisable, et qu'il convient d'éliminer ou de réduire autant que possible les tests sur animaux. À l'Université de Newcastle, la technologie ReJI développée par son équipe dépose des gouttelettes simultanément à partir de deux cartouches via des microvannes : l'une contient un précurseur d'hydrogel, l'autre une suspension cellulaire avec un agent de réticulation. Les gouttelettes interagissent dans l'air, produisant des constructions cellulaires structurées en quelques millisecondes. Cette plateforme s'est avérée compatible avec des substrats tels que les fibres synthétiques, les métaux et les tissus biologiques.
Dans le criblage de la cardiotoxicité, l'équipe a utilisé une bio-encre contenant du collagène de type I, de l'alginate et de la fibrine, et a imprimé un modèle de tissu cardiaque comprenant des cardiomyocytes HL-1 à une densité de 5 millions de cellules par millilitre de gel (la densité la plus élevée rapportée pour ce type cellulaire). Les constructions obtenues ont maintenu une activité contractile spontanée jusqu'à 21 jours, tandis que dans une culture bidimensionnelle standard, les mêmes cellules perdaient leur fonction de battement en environ 7 jours. L'activité électrique de ce modèle, évaluée par des réseaux de microélectrodes, est devenue progressivement plus organisée au fil du temps et a répondu de manière appropriée aux médicaments pro-arythmiques et anti-arythmiques.
Dans les études de réparation du cartilage, l'équipe a imprimé en biologie un hydrogel contenant des chondrocytes directement sur Chondro-Gide (un patch de réparation à base de collagène cliniquement disponible), obtenant une distribution cellulaire et une expression de marqueurs spécifiques du cartilage supérieures à toutes les autres conditions testées. Les résultats montrent que l'intégration de constructions bio-imprimées avec des matériaux d'échafaudage existants peut considérablement améliorer les performances biologiques des thérapies cartilagineuses actuelles.
Les travaux du Dr Melo s'inscrivent dans une tendance industrielle visant à développer des modèles de tissus imprimés en 3D qui reproduisent plus fidèlement l'environnement in vivo. Son objectif final est de développer des systèmes multi-physiologiques capables de reproduire les interactions systémiques, permettant la connexion entre différents tissus et la modélisation de comorbidités. CELLINK a fait de la réduction et de l'élimination des tests sur animaux une priorité commerciale ; le projet BRIGHTER, financé par l'UE et coordonné par l'Institut de bio-ingénierie de Catalogne (Institute of Bioengineering of Catalonia), développe des procédés d'impression biologique visant à réduire la dépendance aux modèles animaux en ingénierie tissulaire et en médecine régénérative. De plus, des chercheurs de l'Université technique de Vienne (TU Wien) ont fabriqué des constructions de puce tissulaire humaine en utilisant la lithographie multiphotonique, et un modèle de vaisseau cérébral bio-imprimé capable de reproduire les conditions d'écoulement de l'athérosclérose a également vu le jour, démontrant qu'il est possible de reproduire in vitro des environnements physiologiques de plus en plus complexes.
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