À l'aide d'une imprimante 3D, les chercheurs de l'Université d'Uppsala ont réussi à créer un modèle qui ressemble à un tissu nerveux humain. Le modèle, qui peut être cultivé à partir des propres cellules du patient, permet de tester de nouveaux traitements médicamenteux dans un environnement de laboratoire.
Les motoneurones sont des cellules nerveuses qui contrôlent nos muscles en envoyant des signaux du cerveau et de la moelle épinière au corps. Dans des maladies telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA), ces cellules sont détruites, entraînant une faiblesse musculaire et une paralysie. En moyenne, la survie attendue après le diagnostic est d'environ quatre ans, car la capacité du patient à se déplacer et à respirer se détériore progressivement. Il n'y a 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 à un tissu nerveux humain. Ces organes motoneurons peuvent être utilisés dans la recherche ou pour tester de nouveaux médicaments pour la médecine de précision, par exemple.
Les motoneurones sont assis au milieu de la moelle épinière, c'est pourquoi il n'est pas possible de tester les traitements directement sur un patient qui souffre d'une maladie neurodégénérative telle que la SLA. Notre méthode permet de construire des organes motoneurons directement à partir des cellules cutanées du patient à partir desquelles nous pouvons construire des organoïdes de la moelle épinière qui peuvent ensuite être utilisés pour tester de nouveaux traitements. «
Elena Kozlova, auteur principal de l'étude
Modèle produit avec l'imprimante 3D
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé des cellules souches humaines générées à partir de la peau et programmées pour devenir des progéniteurs des motoneurones, un type de cellule nerveuse immature qui peut plus tard se développer en motoneurones matures. Les cellules ont été mélangées avec une gélatine douce puis imprimée la couche par couche avec une imprimante 3D, construisant le tissu et sa structure. Cette distribution tridimensionnelle des cellules dans le matériau de la bioink a amélioré la survie des cellules et la croissance des fibres nerveuses.
Dans les expériences précédentes, les neurites n'ont grandi qu'à la surface, mais les chercheurs ont maintenant réussi à les faire grandir à l'intérieur du biosffold également. La solution à ce problème était d'utiliser un matériau d'impression 3D plus doux (bioink) qui conserve sa forme tout en permettant la croissance des neurites dans le matériau. 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 dans le matériau de la bioink.
Protocole pour la production de tissu nerveux développé
Dans l'étude, les chercheurs présentent un protocole étape par étape pour produire des modèles plus avancés et standardisés de tissu nerveux en 3D.
« Il est important que la recherche et les tests de médicaments puissent 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, qui peuvent ouvrir la voie à des modèles plus complets de la moelle épinière », explique Elena Kozlova.
Ce projet fait partie d'une collaboration internationale soutenue par le Swedish Research Council (DNR 2019 02240) au sein du programme conjoint de l'UE sur les maladies neurodégénératives (JPND), et par la Swedish National Space Agency (DNR 20210005, DNR 2024 00211).
