C'est une première pour la communauté scientifique et médicale. En mars dernier, une équipe américaine a implanté sur une patiente un pavillon d'oreille biologique imprimé en 3D. La greffe visait à corriger la malformation congénitale d'une des oreilles due à ce qu'on appelle la microtie. Fabriquée par la biotech américaine 3DBio Therapeutics, l'implant a été imprimé avec des cellules de cartilage de la patiente. Auparavant la biotech avait aussi imprimé une coque de la même forme que l'autre oreille. Une coque pour que le mélange de cellules et gel de collagène imprimés garde la bonne forme du pavillon en se développant. Faite de matériaux biodégradables, cette coque sera intégrée au corps de la patiente au fil du temps pour laisser libre ce nouveau pavillon d'oreille vivant. Suite à ce premier succès, 3DBio Therapeutics lance un essai clinique à Los Angeles (Californie) et San Antonio (Texas) sur onze patients atteints de microtie.

L'impression de cartilage

Si l'essai décrit est confirmé par les publications à venir, cette greffe de tissus biologiques imprimés fait partie des grandes innovations médicales attendues. La biotech américaine est restée avare sur les détails de sa technologie, mais l'annonce semble sérieuse alors que 3DBio Therapeutics travaille sur l'impression de cartilage depuis plusieurs années. En France, notre pionnière de l'impression de tissus biologique Proietis est également sur les rangs. Elle devrait implanter le premier morceau de peau imprimée en 3D à l'hôpital de Marseille en fin d'année.

Le principe de l'impression biologique semble simple : cultiver différents types de cellules de peau ou de cartilage afin d'obtenir des « encres » biologiques à imprimer en D. En réalité, il s'agit d'une bio technologie très complexe qui a demandé des années de mise au point. D'une part, les cellules sont vivantes et doivent le rester pendant l'impression et après. L'imprimante doit éviter toute contamination microbienne ou chimique qui dégraderait le tissu. Les différentes cellules doivent toutes être imprimées dans le bon ordre pour fonctionner entre elles comme dans notre organisme. Elles doivent aussi disposer des ressources nécessaires pour survivre le temps que le tissu soit utilisé.

L'unité Inserm BIOTIS travaille sur l'impression de tissus biologiques en 3D. Elle imprime notamment des tumeurs cancéreuses pour comprendre comment elles se développent et à quoi elles réagissent. « Avec ces encres biologiques, les tissus évoluent une fois imprimés et il faut bien comprendre comment, souligne son directeur Jean-Christophe Fricain. Ils doivent aussi être alimentés en oxygène et en nutriments pour survivre. Imprimés en couches fines, on peut les alimenter de l'extérieur in vitro et in vivo le corps les revascularisera une fois qu'ils seront implantés. Mais imprimer un organe plus épais nécessiterait d'y adjoindre un circuit veineux vasculaire hiérarchisé à raccorder aux vaisseaux du patient ce qui est un nouveau défi à relever. »

Autorisation réglementaire

Si certains labos et biotechs impriment des tissus biologiques depuis quelques années, ils sont utilisés dans le cadre d'analyses et de recherches. Jusqu'à l'expérience 3DBio Therapeutics, personne n'avait encore reçu l'autorisation réglementaire de les implanter sur des patients. Car l'opération nécessite des autorisations strictes comme dans le cadre des médicaments.

Depuis 2016, la biotech française Proietis imprime de la peau destinée aux recherches pharma, aux tests toxicologiques et à la cosmétique. Elle est passée au stade supérieur en novembre dernier en installant sa plateforme de bio impression dans un hôpital de Marseille pour lancer des essais cliniques. Là encore, un implant de peau imprimée sera une première. Mais l'exercice nécessite de convaincre les instances sanitaires très vigilantes sur sujet : le procédé d'impression doit être conforme aux bonnes pratiques de fabrication (BPF) du médicament pour que le morceau greffé au patient soit parfaitement sans danger.

« Nous sommes en train de boucler le dossier de demande d'essai clinique avec l'APHM (1), affirme le CEO Fabien Guillemot. Avec les essais précliniques sur des souris, nous avons vérifié la capacité à suturer cette peau imprimée et sa bonne prise sur la plaie de l'implant. Nous pensons envoyer la demande d'essai en septembre et, grâce à la procédure fast track, nous pourrions obtenir l'autorisation en fin d'année. » Comme avec de nombreuses biotechnologies aux tarifs difficiles à supporter par les systèmes de santé, ce nouveau traitement posera la question du modèle économique, alors que cultiver des cellules vivantes ou modifier des gènes coûte bien plus cher que le travail de substances chimiques. « Nous avons cherché des moyens de maîtriser le coût de cette nouvelle technologie. Nous proposons d'implanter nos plateformes dans les plus grands hôpitaux afin de produire là où on implante sans coûts de conservation et de transport. En imprimant les propres cellules de peau du patient, nous évitons aussi tout phénomène de rejet. »

Des cœurs et des foies en 3D

Ces premiers essais cliniques, actuels et à venir, font déjà rêver d'une médecine capable d'imprimer des cœurs et des foies en 3D pour remplacer les organes malades, mais on en est encore vraiment très loin. Le laboratoire de recherche CNRS 3DFab étudie les différentes applications de la fabrication 3D en santé : « Si l'on sait imprimer des tissus simples, on ne maîtrise pas du tout la fabrication de ceux qui, par exemple, filtrent le sang ou produisent des substances nécessaire au corps, affirme le Dr Christophe A. Marquette, Directeur adjoint du laboratoire. On va déjà avoir besoin de cinq ou dix ans pour greffer couramment la peau ou le cartilage. Mais de bien plus encore pour pouvoir implanter des organes plus complexes. » En mars dernier, des chercheurs de l'Université d'Utrecht (Pays-Bas) ont imprimé des cellules hépatiques pour créer un tout petit foie au fonctionnement proche d'un organe naturel. Mais l'organe n'était vraisemblablement pas vascularisé pour survivre et lorsque l'on saura fabriquer des foies ou des reins valides, encore faudra-t-il leur apprendre à fonctionner. « Aujourd'hui, la science travaille sur des systèmes de développement in vitro des organes. Au-delà de leur impression, ils doivent être capables d'entrer en fonction comme ceux d'un embryon. Fabriquer et mettre en service ce type d'organe devrait impliquer des coûts très élevés au regard des volumes que l'on pourra vendre. »

En attendant les peaux et les cartilages imprimés - alors que la Chine travaille sur l'impression de vaisseaux sanguins - l'impression 3D au service de la médecine permet déjà de fabriquer des structures pour des greffons sur mesure. Ces coques sont imprimées dans des matériaux naturels type silicone. On y injecte les cellules du patient pour qu'elles se multiplient dans un milieu adapté et à la bonne forme. C'est le cas des bioprothèses mammaires de la biotech française Healshape, des prothèses faites des cellules du corps lui-même qui reprennent la forme souhaitée après une mastectomie (voir article de La Tribune ).

Tout jeune, mais en pleine expansion, le marché semble prometteur. Data Bridge Market Research estime que ce marché des tissus imprimés en 3D devrait connaître une croissance à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 14,32 % entre 2021 et 2028. Il se développerait en médecine régénérative sous l'effet des maladies chroniques et du vieillissement de la population nécessitant davantage de régénérations.

 (1) APHM : Assistance publique hôpitaux de Marseille

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