La bio-impression 3D offre une alternative aux tests sur les animaux pour la recherche sur les maladies de la peau.

Alternatives aux tests sur les animaux : à l'Université technique de Vienne (TU Wien), des chercheurs développent des techniques d'impression tridimensionnelle (3D) qui peuvent être utilisées pour créer des tissus biologiques vivants – par exemple, pour étudier les maladies de la peau.

Environ un quart de la population européenne souffre de maladies inflammatoires chroniques de la peau, comme le psoriasis, l'eczéma ou l'acné. Développer de nouvelles thérapies pour ces affections est souvent complexe. Les expérimentations animales, outre les problèmes éthiques qu'elles soulèvent, donnent fréquemment des résultats peu fiables, car la peau animale diffère considérablement de la peau humaine, tant par son anatomie que par sa réponse immunitaire.

Les modèles dits in vitro sont donc indispensables pour étudier les maladies de la peau en laboratoire. Un défi majeur se pose pour atteindre cet objectif : ces modèles doivent être immunocompétents, c’est-à-dire comporter toutes les cellules immunitaires nécessaires pour reproduire la situation au niveau de la peau réelle. Une récente collaboration entre l’Université technique de Vienne (TU Wien) et l’Université de médecine de Vienne a exploré comment la bio-impression 3D à partir de biomatériaux pourrait combler cette lacune. Ces travaux sont présentés dans un article de synthèse récemment publié dans la revue Advanced Healthcare Materials.

À la recherche du modèle de peau in vitro idéal

« Différentes méthodes ont été utilisées par le passé pour créer des échantillons ressemblant à la peau humaine », explique le professeur Georg Stary du département de dermatologie de l’université de médecine de Vienne.

« Une option consiste à incorporer des cellules de tissu conjonctif dans une solution de collagène et à les cultiver. Cependant, cette méthode offre peu de contrôle sur la structure spatiale, la couche cellulaire résultante est peu stable et il est difficile d'y intégrer des cellules immunitaires ou des vaisseaux sanguins, pourtant essentiels aux processus inflammatoires chroniques. »

Une autre possibilité est la méthode dite d'auto-assemblage : des cellules de tissu conjonctif sont cultivées en présence de fortes concentrations de vitamine C, ce qui les stimule à construire leur propre matrice extracellulaire assurant le soutien structurel. « Mais ce procédé est très long et laborieux », explique Stary. « De plus, il manque de reproductibilité : chaque échantillon se développe différemment et nous avons peu de contrôle sur la structure qui se forme. »

Peau imprimée

« Ce sont précisément les problèmes que la bio-impression 3D peut aider à résoudre », explique Ovsianikov. « Le tissu tridimensionnel est construit couche par couche à partir de cellules vivantes et de matériaux soigneusement sélectionnés, de manière automatisée et selon une conception assistée par ordinateur. »

Les cellules et les hydrogels sont combinés en une « bio-encre » visqueuse, qui est ensuite déposée en filaments ou en minuscules gouttelettes – un peu comme l'encre d'une imprimante à jet d'encre classique.

À l'Université technique de Vienne (TU Wien), il a été démontré que le choix de l'hydrogel et du type cellulaire est crucial pour la réussite du modèle. Selon l'application envisagée, des bio-encres spécialement conçues sont nécessaires.

Des structures sur mesure pour différents usages

Grâce aux technologies de bio-impression 3D mises au point à l'Université technique de Vienne (TU Wien), il est possible de produire des modèles de peau de manière contrôlée et hautement reproductible, permettant ainsi d'étudier différentes maladies.

« Nous avons mis au point des modèles de psoriasis contenant des lymphocytes T,  les cellules immunitaires qui déclenchent l’inflammation chronique observée dans cette maladie », explique Andrea Gabriela Ulloa-Fernández (TU Wien). « Grâce à ces modèles, nous pouvons étudier la réponse des tissus à des médicaments spécifiques. »

Des modèles inflammatoires ont également été produits grâce à l'impression 3D afin de tester des substances anti-inflammatoires. Il est même possible de créer des structures comportant des vaisseaux sanguins, par exemple pour étudier les lésions vasculaires liées au diabète.

« Notre méthode nous permet de définir précisément l’architecture du modèle 3D et la distribution de la matrice extracellulaire dans laquelle les cellules s’attachent et prolifèrent », souligne Ulloa-Fernández. « Cela nous confère un contrôle inédit sur le résultat final par rapport aux techniques précédentes. Nous espérons que nos modèles de peau artificielle contribueront à faire progresser significativement la recherche sur un large éventail de maladies cutanées. »

Publication originale

A. Ulloa-Fernández et al., Progrès en bio-impression pour la modélisation des maladies cutanées à médiation immunitaire, Advanced Healthcare Materials e03806. https://doi.org/10.1002/adhm.202503806, ouvre une URL externe dans une nouvelle fenêtre 

https://www.tuwien.at/en/tu-wien/news/news-articles/news/mit-3d-druck-gegen-hautkrankheiten