Pour la toute première fois, des scientifiques ont bio-conçu une cornée humaine en utilisant une technique d'impression 3D qui peut être un coup de pouce pour les greffes de cornée.
La cornée est la couche externe transparente en forme de dôme de l'œil. La cornée est la première lentille à travers laquelle la lumière passe avant d'atteindre la rétine à l'arrière de l'œil. La cornée joue un rôle très important dans la focalisation de la vision en transmettant la lumière réfractante. Il offre également une protection à nos yeux et tout dommage ou blessure peut entraîner une grave déficience visuelle et même la cécité. Selon l'OMS, environ 10 millions de personnes dans le monde ont besoin d'une intervention chirurgicale pour prévenir la cécité cornéenne causée par une maladie comme le trachome ou un trouble oculaire. Cinq millions de personnes souffrent de cécité totale causée par des cicatrices de la cornée dues à des brûlures, des abrasions ou d'autres affections. Le seul traitement pour une cornée endommagée est de recevoir un greffe de cornée, cependant, la demande dépasse l'offre de greffes de cornée. En outre, il existe de nombreux risques/complications associés aux greffes de cornée, notamment une infection oculaire, l'utilisation de points de suture, etc. Le problème le plus important et le plus grave est que parfois le tissu du donneur (de cornée) est rejeté après la greffe. Il s'agit d'une situation précaire et bien que rare, elle se produit chez 5 à 30 pour cent des patients.
Première cornée humaine imprimée en 3D
Dans une étude publiée dans Recherche expérimentale sur les yeux, des scientifiques de l'Université de Newcastle, au Royaume-Uni, ont pour l'instant utilisé la technique d'impression en trois dimensions (3D) pour produire ou « fabriquer » la cornée pour l'œil humain, ce qui pourrait être une aubaine pour obtenir des cornées à transplanter. À l'aide de la technologie bien établie de bio-impression 3D, les chercheurs ont utilisé des cellules souches (de cornée humaine) à partir d'une cornée de donneur saine et ils les ont mélangés avec de l'alginate et du collagène pour créer une solution qui pourrait être imprimée. Cette solution appelée bio-encre est la condition la plus importante pour imprimer quoi que ce soit en 3D. La bioimpression est une extension de l'impression 3D traditionnelle mais appliquée aux matériaux biologiques vivants et c'est pourquoi une bio-encre doit être utilisée à la place, qui est composée de « structures cellulaires vivantes ». Leur gel unique - composé d'alginate et de collagène - est capable de maintenir les cellules souches en vie et en même temps de produire un matériau suffisamment ferme pour rester en forme mais toujours doux pour pouvoir être extrait d'une imprimante 3D. Les chercheurs ont utilisé une bio-imprimante 3D simple et peu coûteuse dans laquelle la bio-encre qu'ils ont préparée a été organisée avec succès en cercles concentriques pour former la forme d'un dôme d'un cornée artificielle. La « forme incurvée » distinctive de la cornée a été obtenue, ce qui fait de cette étude un succès. Cette procédure d'impression a pris moins de 10 minutes. Les cellules souches ont alors été observées en croissance.
Depuis que la popularité de la bio-impression 3D a augmenté, les chercheurs ont cherché à trouver la bio-encre idéale la mieux adaptée pour fabriquer des cornées de manière réalisable et efficace. Ce groupe de l'Université de Newcastle a pris les devants et y est parvenu. Le même groupe de chercheurs a déjà montré qu'ils maintenaient des cellules en vie pendant plusieurs semaines à température ambiante dans un simple gel d'alginate et de collagène. Avec cette étude, ils ont pu transférer cette cornée utilisable avec des cellules restant viables à 83 % pendant une semaine. Ainsi, les tissus peuvent être imprimés sans se soucier de savoir s'ils vont grandir ou non (c'est-à-dire rester en vie) puisque les deux choses sont réalisables sur le même support.
Fabriquer une cornée sur mesure
Les chercheurs ont également montré dans cette étude que la cornée pouvait être conçue pour répondre aux besoins uniques de chaque patient. Tout d'abord, l'œil du patient est scanné, ce qui génère des données pour faire correspondre la « cornée d'impression » à la forme et à la taille exactes requises. Les dimensions sont tirées de la cornée elle-même, ce qui rend l'impression très précise et réalisable. La technologie d'impression 3D a été testée dans la production artificiel cœur et d'autres tissus. Des tissus plats ont été créés dans le passé, mais selon les auteurs, c'est la première fois que des cornées « formées » sont produites. Bien que cette méthode nécessite toujours une cornée saine du donneur, les cellules souches sont utilisées avec succès pour se développer en davantage de cellules dans la cornée artificielle. Une cornée saine ne « remplacera » tout simplement pas une cornée endommagée, mais nous pourrions cultiver suffisamment de cellules à partir d'une cornée donnée pour imprimer 50 cornées artificielles. Ce sera un scénario beaucoup plus avantageux que de simplement faire une seule greffe.
A venir
Cette étude est encore à un stade préliminaire et les cornées imprimées en 3D doivent être évaluées plus avant. Les chercheurs affirment que leur travail prendra plusieurs années avant qu'une telle cornée artificielle puisse être utilisée pour des greffes car des essais sur des animaux et des humains doivent encore être effectués. Il faut également vérifier si ce matériau est fonctionnel et de nombreux réglages sont nécessaires. Les chercheurs sont convaincus que ces cornées artificielles seront disponibles pour une utilisation pratique dans les 5 prochaines années. La disponibilité de la technologie d'impression 3D n'est pas un problème maintenant, car elle devient peu coûteuse et la bio-impression émerge bien et des procédures standard pourraient être disponibles dans quelques années. L'accent est désormais mis davantage sur l'utilisation de cellules souches pour reconstruire ou remplacer les tissus endommagés, tandis que l'aspect impression de la méthode est principalement rationalisé.
Cette étude est une étape importante vers une solution qui peut nous donner un approvisionnement illimité de cornées pour la transplantation dans le monde entier. En outre, des chercheurs d'une entreprise italienne envisagent de créer éventuellement des « yeux imprimés en 3D » qui seraient construits de manière similaire en utilisant une bio-encre potentielle qui englobe les cellules évidentes nécessaires pour remplacer celles trouvées dans un ensemble naturel d'yeux. . Les bio-encres peuvent varier dans différentes combinaisons en fonction des besoins spécifiques. Ils visent à mettre ces « yeux artificiels » sur le marché d'ici 2027. L'étude a produit la forme la plus avancée de cornée artificielle et a mis en évidence la bioimpression comme solution potentielle aux pénuries d'organes et de tissus.
***
{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}
Sources)
Isaacson A et al. 2018. Bioimpression 3D d'un équivalent de stroma cornéen. Recherche expérimentale sur les yeux.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
