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Des chercheurs dirigés par la professeure du Technion Shulamit Levenberg, spécialisée dans l'ingénierie tissulaire, ont réussi à créer un réseau hiérarchique de vaisseaux sanguins, nécessaire à l'approvisionnement en sang des tissus implantés. Dans l'étude, récemment publiée dans Advanced Materials, le professeur a utilisé l'impression 3D pour créer de gros et de petits vaisseaux sanguins afin de former pour la première fois un système contenant une combinaison fonctionnelle des deux. Cette avancée a eu lieu au laboratoire de cellules souches et d'ingénierie tissulaire du professeur Levenberg, à la faculté d'ingénierie biomédicale du Technion.

Dans le corps humain, le cœur pompe le sang dans l'aorte, qui se ramifie ensuite en vaisseaux sanguins de plus en plus petits, transportant l'oxygène et les nutriments vers tous les tissus et organes. Les tissus transplantés ont besoin d'un soutien similaire des vaisseaux sanguins et, par conséquent, les tissus conçus pour la transplantation aussi. Jusqu'à présent, les expériences portant sur des tissus fabriqués contenant des réseaux de vaisseaux hiérarchiques ont nécessité une étape intermédiaire consistant à transplanter le tissu dans un membre sain, à le laisser pénétrer par les vaisseaux sanguins de l'hôte, puis à transplanter la structure dans la zone affectée. (Par exemple, une étude d'Idan Redenski sur les greffes osseuses artificielles, publiée plus tôt cette année). Grâce à la nouvelle réalisation du Dr Szklanny, cette étape intermédiaire pourrait devenir inutile.

Pour créer en laboratoire un lambeau de tissu avec tous les vaisseaux nécessaires à l'approvisionnement en sang, le Dr Szklanny a combiné et développé deux techniques distinctes. Tout d'abord, il a créé une structure polymère fenestré qui imite le gros vaisseau sanguin, en utilisant les technologies d'impression 3D. La fenestration a permis de créer non seulement un tube creux, mais aussi un tube avec des ouvertures latérales qui permettent de connecter des vaisseaux plus petits au grand vaisseau conçu. À l'aide d'une bio-encre de collagène, des tissus ont ensuite été imprimés et assemblés autour de cet échafaudage, et un réseau de petits vaisseaux sanguins s'est formé à l'intérieur. Enfin, la structure du gros vaisseau a été recouvert de cellules endothéliales, qui sont le type de cellules qui constituent la couche interne de tous les vaisseaux sanguins du corps. Après une semaine d'incubation, l'endothélium artificiel a créé une connexion fonctionnelle avec les petits vaisseaux bio-imprimés en 3D, imitant la structure hiérarchique des vaisseaux sanguins humains.

La structure obtenue a ensuite été implantée dans un rat, fixée à son artère fémorale. Le sang qui y a circulé a fait comme attendu : il s'est répandu dans le réseau de vaisseaux, atteignant les extrémités de la structure, et a fourni du sang au tissu sans fuir des vaisseaux sanguins.

Il est intéressant de noter que, alors que les études précédentes utilisaient du collagène animal pour former les échafaudages, ici, des plants de tabac ont été modifiés par la société israélienne CollPlant pour produire du collagène humain, qui a été utilisé avec succès pour la bio-impression en 3D des constructions de tissus vascularisés.

Cette étude constitue une étape importante vers la médecine personnalisée. De grands vaisseaux sanguins ayant la forme exacte nécessaire peuvent être imprimés et implantés avec le tissu à implanter. Ce tissu peut être formé à partir des propres cellules du patient, ce qui élimine le risque de rejet.

L'étude a été financée par le Conseil européen de la recherche (CER) dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne.

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