Image :
L’image montre des neurones moteurs qui ont été générés à partir de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) humaines et intégrés dans un biomatériel de supportimprimé en 3D. Les cellules (représentées en rouge) se développent à l’intérieur du biomatériel et sont présentées ici sous différents angles, illustrant leur distribution et leur organisation dans le matériel en 3D.
Avec l’aide d’une imprimante 3D, des chercheurs de l’Université d’Uppsala ont réussi à créer un modèle qui ressemble au tissu nerveux humain. Ce modèle, qui peut être cultivé à partir des propres cellules du patient, permet de tester de nouveaux traitements médicaux en laboratoire.
Les neurones moteurs sont des cellules nerveuses qui contrôlent nos muscles en envoyant des signaux du cerveau et de la moelle épinière vers le corps. Dans des maladies telles que la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA), ces cellules sont détruites entraînant une faiblesse musculaire et une paralysie. En moyenne, l’espérance de vie après le diagnostic est d’environ quatre ans, car la capacité du patient à bouger et à respirer se détériore progressivement. Il n’existe pas encore de remède, mais certains médicaments peuvent ralentir la progression de la maladie.
Dans une nouvelle étude publiée dans ‘l’International Journal of Bioprinting’, les chercheurs ont montré qu’il est désormais possible d’utiliser des imprimantes 3D pour fabriquer des modèles, appelés organoïdes, qui ressemblent au tissu nerveux humain. Ces organoïdes de neurones moteurs peuvent être utilisés en recherche ou pour tester de nouveaux médicaments pour la médecine de précision, par exemple.
« Les neurones moteurs se situent au milieu de la moelle épinière, c’est pourquoi il n’est pas possible de tester les traitements directement sur un patient souffrant d’une maladie neurodégénérative telle que la SLA. Notre méthode permet de construire des organoïdes de neurones moteurs directement à partir des cellules cutanées du patient, à partir desquelles nous pouvons ensuite construire des organoïdes de moelle épinière qui pourront être utilisés pour tester de nouveaux traitements », explique Elena Kozlova, auteur principale de l’étude.
Modèle produit avec une imprimante 3D
Dans l’étude actuelle, les chercheurs ont utilisé des cellules souches humaines générées à partir de la peau et programmées pour devenir des progéniteurs de neurones moteurs, un type de cellule nerveuse immature qui peut ensuite se développer en neurones moteurs matures. Ces cellules ont été mélangées à une gélatine molle, puis imprimées couche par couche avec une imprimante 3D, construisant ainsi le tissu et sa structure. Cette distribution tridimensionnelle des cellules dans le matériel de bio-encre a amélioré la survie cellulaire et la croissance des fibres nerveuses.
Dans des expériences précédentes, les neurites ne poussaient qu’à la surface, mais les chercheurs ont maintenant réussi à les faire pousser également à l’intérieur de la structure bio matérielle. La solution à ce problème était d’utiliser un matériel d’impression 3D plus souple (bio-encre) qui conserve sa forme tout en permettant la croissance des neurites dans le matériel. Pour aider les cellules à mûrir et à se développer, les chercheurs ont utilisé de petites particules avec une structure poreuse – des particules de silice mésoporeuses – qui ont été imprégnées de facteurs de croissance et mélangées au matériel de bio-encre.
Protocole développé pour la production de tissu nerveux
Dans l’étude, les chercheurs présentent un protocole étape par étape sur la façon de produire des modèles de tissu nerveux plus avancés et standardisés en 3D.
« Il est important pour la recherche et les tests de médicaments de pouvoir imprimer un grand nombre d’organoïdes de manière reproductible. Notre méthode permet également d’inclure d’autres types de cellules nerveuses, y compris les cellules gliales, ce qui peut ouvrir la voie à des modèles plus complets de la moelle épinière », déclare Elena Kozlova.
Traduction : Sofie Leclercq
Source : Communiqué de presse Université d’Uppsala