Skip to main content

6 Mar, 2024

Une chirurgie sans cicatrice imprime de la peau vivante (et peut-être des cheveux) dans les plaies

Une chirurgie sans cicatrice imprime de la peau vivante (et peut-être des cheveux) dans les plaies

De la peau vivante sur toute son épaisseur a été imprimée en 3D au cours d’une intervention chirurgicale visant à corriger une blessure cutanée importante.

En première mondiale, des chercheurs ont imprimé de la peau vivante multicouche directement sur des blessures importantes chez des rats afin de réparer la peau sans cicatrice. Ce n’est pas de la science-fiction : ils ont véritablement imprimé de la peau (et peut-être des cheveux) en 3D sur des zones endommagées.

La peau de la tête et du visage est essentielle pour protéger les structures qui la sous-tendent. Elle fait également partie intégrante de notre identité. Les lésions cutanées de pleine épaisseur causées par une blessure traumatique ou une intervention chirurgicale importante sur le visage ou la tête – pour retirer une tumeur cancéreuse, par exemple – peuvent avoir un impact négatif sur la confiance et l’estime de soi d’une personne.

Malgré les progrès de la chirurgie plastique et reconstructive, la réparation d’une perte de peau de pleine épaisseur sur la tête et le visage à l’aide de greffes de peau est un véritable défi. Elle peut entraîner des cicatrices, une perte de cheveux permanente et un échec de la greffe. Des chercheurs de l’université d’État de Pennsylvanie (Penn State) ont été les premiers à imprimer en 3D de la peau vivante sur toute l’épaisseur du crâne, avec la possibilité de faire pousser des cheveux, lors d’une intervention chirurgicale sur des rats, ce qui a permis de corriger immédiatement un déficit cutané important sur la tête de ces animaux.

« La chirurgie reconstructive visant à corriger les traumatismes du visage ou de la tête dus à des blessures ou à des maladies est généralement imparfaite, ce qui entraîne des cicatrices ou une perte de cheveux permanente », a déclaré Ibrahim Ozbolat, l’auteur correspondant de l’étude. « Grâce à ce travail, nous avons démontré que la peau bioimprimée d’une épaisseur totale pouvait faire pousser des cheveux chez les rats. C’est un pas de plus vers une reconstruction plus naturelle et plus esthétique de la tête et du visage chez l’homme ».

Schéma de la structure de la peau humaine

D’un point de vue anatomique, la peau se compose de trois couches : l’épiderme le plus externe (visible), le derme moyen et la couche la plus profonde, l’hypoderme. L’hypoderme, composé de tissu conjonctif et de graisse, assure la structure et la protection du crâne. Les racines des follicules pileux s’étendent dans l’hypoderme, et c’est là que les cheveux commencent à pousser.

« L’hypoderme est directement impliqué dans le processus par lequel les cellules souches se transforment en graisse », explique Ibrahim Ozbolat. « Ce processus est essentiel à plusieurs processus vitaux, notamment la cicatrisation des plaies. Il joue également un rôle dans le cycle des follicules pileux, notamment en facilitant la croissance des cheveux. »

Ibrahim Ozbolat et l’équipe de Penn State avaient déjà utilisé deux bio-encres différentes pour imprimer en 3D des tissus durs et mous simultanément afin de réparer des trous dans le crâne et la peau de rongeurs. Dans l’étude actuelle, ils sont allés plus loin.

Ils sont partis de tissus adipeux prélevés sur des patients subissant une intervention chirurgicale et en ont extrait le réseau de molécules et de protéines – la matrice extracellulaire – qui confère au tissu sa structure et sa stabilité. Cela a constitué l’un des composants de l’encre biologique. Le deuxième composant était constitué de cellules souches prélevées dans le tissu adipeux. Le troisième était une solution de coagulation contenant du fibrinogène, pour aider les autres composants à se lier au site de la blessure. Chaque composant a été chargé dans des compartiments distincts de la bioimprimante.

Schéma du processus d’impression 3D de peau vivante

« Les trois compartiments nous permettent de co-imprimer le mélange matrice-fibrinogène et les cellules souches avec un contrôle précis », explique Ibrahim Ozbolat. « Nous avons imprimé directement sur le site de la blessure dans le but de former l’hypoderme, qui contribue à la cicatrisation, à la génération de follicules pileux, à la régulation de la température et à bien d’autres choses encore.

Pour identifier le mélange parfait, les chercheurs ont expérimenté trois bioencres contenant différentes quantités de matrice extracellulaire.

« Nous avons mené trois séries d’études sur des rats pour mieux comprendre le rôle de la matrice adipeuse, et nous avons découvert que la co-délivrance de la matrice et des cellules souches était cruciale pour la formation de l’hypoderme », explique Ibrahim Ozbolat. « Cela ne fonctionne pas efficacement avec les seules cellules ou la seule matrice, il faut que ce soit en même temps ».

Après avoir bioimprimé les couches d’hypoderme et de derme, l’épiderme extérieur s’est formé de lui-même pour permettre une cicatrisation presque complète en deux semaines. Les chercheurs ont également constaté que l’hypoderme contenait des « repousses », c’est-à-dire les prémices du développement des follicules pileux. Des études ont montré que les cellules souches dérivées de la graisse sont étroitement associées aux follicules pileux et peuvent stimuler leur croissance en libérant des facteurs de croissance.

« Dans nos expériences, les cellules adipeuses peuvent avoir modifié la matrice extracellulaire pour qu’elle soit plus favorable à la formation de la repousse », a Ibrahim Ozbolat. « Nous travaillons à l’avancement de ce projet, afin de faire mûrir les follicules pileux avec une densité, une direction et une croissance contrôlées.

La vidéo ci-dessous, incluse dans l’article de recherche, montre la technique de bio-impression 3D utilisée pour imprimer directement sur les plaies de la tête des rats. La vidéo montre des plaies ouvertes et sanguinolentes. Si vous êtes sensible, il est donc préférable de ne pas la regarder.

Impression de nouvelles couches de peau directement sur une plaie

Les chercheurs espèrent que leur technologie, en particulier la capacité de faire pousser des cheveux, améliorera l’aspect des chirurgies reconstructives afin qu’elles paraissent plus naturelles, ce qui aurait un impact positif sur le bien-être mental des patients. Les chercheurs envisagent de combiner leurs travaux antérieurs, l’impression d’os en 3D, et d’étudier comment faire correspondre la pigmentation à une gamme de tons de peau.

« Nous pensons que cette technologie pourrait être appliquée à la dermatologie, aux greffes de cheveux et aux chirurgies plastiques et reconstructives, ce qui permettrait d’obtenir des résultats beaucoup plus esthétiques », souligne Ibrahim Ozbolat. « Avec la capacité de bioimpression entièrement automatisée et les matériaux compatibles au niveau clinique, cette technologie pourrait avoir un impact significatif sur la traduction clinique de la peau reconstruite avec précision. »

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X23003493?via%3Dihub

https://www.psu.edu/news/research/story/3d-printed-skin-closes-wounds-and-contains-hair-follicle-precursors/