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La bioimpression 3D assemble pour la première fois des tissus cérébraux humains fonctionnels  

Les scientifiques ont développé une plateforme de bio-impression 3D qui assemble des tissus neuronaux humains fonctionnels. Les cellules progénitrices des tissus imprimés se développent pour former des circuits neuronaux et établir des connexions fonctionnelles avec d’autres neurones, imitant ainsi les tissus cérébraux naturels. Il s’agit d’un progrès significatif dans l’ingénierie des tissus neuronaux et dans la technologie de bio-impression 3D. De tels tissus neuronaux bio-imprimés peuvent être utilisés dans la modélisation de maladies humaines (telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, etc.) provoquées par une déficience des réseaux neuronaux. Toute enquête sur une maladie cérébrale nécessite de comprendre le fonctionnement des réseaux neuronaux humains.  

Bio-impression 3D est un processus additif dans lequel un biomatériau naturel ou synthétique approprié (bioink) est mélangé à des cellules vivantes et imprimé, couche par couche, dans des structures tridimensionnelles ressemblant à des tissus naturels. Les cellules se développent dans le bioink et les structures se développent pour imiter un tissu ou un organe naturel. Cette technologie a trouvé des applications dans régénérateur médecine pour la bio-impression de cellules, de tissus et d'organes et en recherche comme modèle pour étudier le corps humain in vitro, en particulier le système nerveux humain.  

L'étude du système nerveux humain se heurte à des limites dues à l'indisponibilité d'échantillons primaires. Les modèles animaux sont utiles mais souffrent de différences spécifiques aux espèces, d'où l'impératif de in vitro modèles du système nerveux humain pour étudier le fonctionnement des réseaux neuronaux humains afin de trouver des traitements pour les maladies attribuées à une déficience des réseaux neuronaux. 

Les tissus neuraux humains ont été imprimés en 3D dans le passé à l’aide de cellules souches, mais il leur manquait la formation de réseaux neuronaux. Il n’a pas été démontré que le tissu imprimé ait formé des connexions entre les cellules pour plusieurs raisons. Ces lacunes ont désormais été surmontées.  

Dans une étude récente, les chercheurs ont choisi l'hydrogel de fibrine (composé de fibrinogène et de thrombine) comme bio-encre de base et ont prévu d'imprimer une structure en couches dans laquelle les cellules progénitrices pourraient se développer et former des synapses au sein et entre les couches, mais ils ont modifié la façon dont les couches sont empilées pendant impression. Au lieu de la manière traditionnelle d’empiler les calques verticalement, ils ont choisi d’imprimer les calques les uns à côté des autres horizontalement. Apparemment, cela a fait la différence. Leur plate-forme de bio-impression 3D s’est avérée capable d’assembler du tissu neural humain fonctionnel. Une amélioration par rapport aux autres plates-formes existantes, le tissu neural humain imprimé par cette plate-forme forme des réseaux neuronaux et des connexions fonctionnelles avec d'autres neurones et cellules gliales à l'intérieur et entre les couches. Il s’agit du premier cas de ce type et constitue une avancée significative dans l’ingénierie des tissus neuronaux. La synthèse en laboratoire de tissus nerveux qui imite le fonctionnement du cerveau semble passionnante. Ces progrès aideront certainement les chercheurs à modéliser les maladies humaines du cerveau causées par un réseau neuronal altéré, afin de mieux comprendre le mécanisme permettant de trouver un traitement possible.  

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Références:  

  1. Cadena M., et al 2020. Bioimpression 3D de tissus neuronaux. Advanced Healthcare Materials Volume 10, Numéro 15 2001600. DOI : https://doi.org/10.1002/adhm.202001600 
  1. Yan Y., et al 2024. Bio-impression 3D de tissus neuraux humains avec connectivité fonctionnelle. Technologie des cellules souches | Volume 31, numéro 2, P260-274.E7, 01er février 2024. DOI : https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009  

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Journaliste scientifique | Rédacteur fondateur, magazine Scientific European

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