Imaginez un laboratoire qui « cultive » des cœurs humains et imaginez ce laboratoire flottant dans l’espace à des centaines de kilomètres au-dessus de la surface de la Terre. Cela peut sembler de la science-fiction, mais aussi bizarre que cela puisse paraître, cela pourrait apporter un nouvel espoir aux patients transplantés au cours de la prochaine décennie.
Alors qu’environ 7600 greffes cardiaques ont été pratiquées dans le monde en 2017, il y a une pénurie désespérée d’organes et des milliers de personnes sur les listes d’attente meurent chaque année.
Les efforts pour cultiver ou faire croître un cœur humain en laboratoire sont prometteurs, mais ils sont entravés par la nécessité pour les organes de croître autour d’un « échafaudage » afin de s’assurer qu’ils ne s’effondrent pas pendant le processus. Le retrait fiable de l’échafaudage une fois que le cœur est terminé s’avère être un défi.
La Station spatiale internationale (ISS) est en chute libre constante autour de la planète, ce qui signifie que tout ce qui se trouve à l’intérieur subit une apesanteur efficace, techniquement appelée microgravité.
L’installation de biofabrication de Techshot pourrait-elle un jour faire croître un cœur humain dans l’espace ?
Cela signifie que les organes pourraient être cultivés sans avoir besoin d’échafaudage, estime Rich Boling, le vice-président de l’entreprise. Un jour, les cœurs pourraient être cultivés commercialement pour la transplantation, croit-il.
« Notre objectif ultime est d’apporter une solution à une pénurie d’organes qui fait mourir en moyenne 20 personnes par jour aux États-Unis seulement en attendant une transplantation d’organe « , précise-t-il. « Arriver à ce point est un voyage très long, et lancer notre installation de biofabrication vers l’ISS est la première étape. »
Développé en partenariat avec la Nasa, le Techshot BioFabrication Facility (BFF) est un appareil de la taille d’un four à micro-ondes qui utilise des techniques d’impression 3D pour créer des patchs de réparation cardiaque en utilisant les cellules souches du patient.
Un vaisseau de livraison, semblable à la capsule de chargement Dragon de SpaceX, pourrait transporter des marchandises à destination et en provenance de l’espace.
Il doit être lancé à bord de l’ISS lors de la mission SpaceX CRS-18, prévue en mai prochain. En fin de compte, l’objectif est de faire grandir des cœurs humains complets dans l’espace.
La première année sera consacrée à mettre le BFF à l’épreuve pour vérifier qu’il fonctionne comme prévu, avant que l’impression d’essai ne commence sérieusement.
« Nos premiers tests se concentreront sur l’impression des tissus cardiaques, » lance Rich Boling. « Une fois nos protocoles d’essai terminés, nous ouvrirons le programme aux chercheurs de l’extérieur qui veulent utiliser notre appareil.
« Ensuite, nous ramènerons BFF sur terre et apporterons toutes les modifications nécessaires pour l’optimiser à partir de ce que nous aurons appris pendant la phase de test ; puis nous le renverrons dans le but de fabriquer des tissus de plus en plus complexes ».
Tout cela prendra du temps, bien sûr, avec la fabrication d’organes entiers qui ne devrait pas commencer avant 2025. L’acceptation réglementaire des organes fabriqués pourrait prendre encore 10 ans, estime la société.
Mis à part les défis pratiques, comment pourrait-il être commercialement sensé de cultiver des organes humains dans l’espace ?
La société Space X d’Elon Musk, SpaceX réduit considérablement les coûts des voyages spatiaux, mais même sa fusée la moins chère coûte encore près de 60 millions de dollars par mission. Et il ne fait que commencer à s’atteler à la tâche difficile qui consiste à ramener les fusées sur terre en toute sécurité.
Mais Rich Boling soutient qu' »un organe fabriqué dans l’espace à partir des cellules souches du patient n’aura pas besoin de médicaments antirejet. Par conséquent, on s’attend à ce que le coût global à vie d’une seule transplantation soit moins élevé pour le patient recevant un organe fabriqué dans l’espace que pour l’autre solution. »
Mais la fabrication exige généralement des volumes élevés de biens fabriquées pour réduire les coûts. Comment pouvez-vous atteindre une telle échelle dans l’espace ? L’ISS n’est pas vraiment énorme.
La start-up américaine Space Tango relève ce défi avec le lancement d’une série d’unités de production autonomes, connues sous le nom de ST-42, qui orbiteront autour de la Terre à partir du milieu des années 2020.
Les mini-usines spatiales ST-42 de Space Tango pourraient être en orbite d’ici 10 ans.
Chaque unité mesurera quelques mètres de diamètre et restera en orbite pendant 10 à 30 jours avant de retourner sur Terre avec les produits qu’elle a fabriqués.
« Nous nous concentrons sur des matériaux tels que la fibre optique, le carbure de silicium et les nanotubes de carbone « , déclare Twyman Clements, directeur général de Space Tango. « Nous nous concentrons aussi sur les applications pharmaceutiques. »
L’élimination de la contrainte de la gravité signifie moins d’imperfections dans le processus de fabrication. Par exemple, la start-up californienne Made In Space travaille avec Nasa pour produire un type de fibre optique appelé ZBLAN.
Découvert pour la première fois dans les années 1970, ZBLAN est un verre à base de fluorure qui peut être produit sans presque aucune impureté, avec un rendement 10 à 100 fois plus efficace que la fibre optique à base de silice traditionnelle. Les unités de fabrication dans l’espace doivent être très robustes.
Mais lorsqu’elles sont produites sur Terre, les forces de gravité, comme la convection, provoquent la formation de cristaux dans les fibres, ce qui nuit à la qualité du signal et rend impossible la formation de cristaux à longue distance.
