Applications de l'impression assistée par laser pour l'ingénierie du tissu osseux – Bone printing

Le projet « Bone Printing » a pour objectif de développer une nouvelle technologie de reconstruction tissulaire par des techniques de micro-impression par laser, au service de l’ingénierie tissulaire du tissu osseux.

Parallèlement aux méthodes traditionnelles d’ingénierie tissulaire, les progrès réalisés dans les domaines de l'automatisation et de la conception assistée par ordinateur ont conduit à l'émergence du Bioprinting. Dans ce cadre, le procédé de microimpression par laser, développé par le partenaire 1 depuis 2007, sera utilisé afin d’organiser dans des assemblages bidimensionnels puis tridimensionnels associant des cellules souches mésenchymateuses humaines et des matériaux à base de collagène. La fonctionnalité biologique des tissus formés sera évaluée in vitro et in vivo dans des modèles expérimentaux de régénération du tissu osseux. Les principales valeurs ajoutées de la méthode ici développée seront: i) la réduction du temps nécessaire à la génération d'un tissu, l'automatisation du procédé et de là, une amélioration de la reproductibilité et de la prédictivité des résultats.

Dans ce programme, le partenaire 2 aura pour mission de développer des matériaux à base de collagène comme supports tridimensionnels pour la construction d’un produit d’ingénierie tissulaire associé avec des cellules mésenchymateuses humaines (hMSCs) et sous forme de films pour recevoir et héberger les cellules humaines mésenchymateuses qui seront imprimées par laser. D’un point de vue plus fondamental, le rôle du micro-environnement cellulaire (propriétés chimiques, physiques et biologiques) sur la fonctionnalité des hMSCs sera principalement évalué. Des procédés de réticulation des matériaux à base collagène seront développés afin de faire varier leur propriétés viscoélastiques (notamment le module de rigidité) et ainsi afin d’orienter la différenciation des cellules souches mésenchymateuses humaines vers un phénotype ostéoblastique, ce qui devrait permettre de générer des produits d’ingénierie tissulaire fonctionnels.

D’un point de vue expérimental, les assemblages 3D par laser seront réalisés tout d'abord à partir d’un premier prototype développé par le partenaire 1 depuis 2007, puis à partir d’un prototype (pré-commercial) de deuxième génération élaboré dans le cadre de ce programme qui permettra la réalisation d'expérimentations automatisées en conditions stériles. L’élaboration de ce prototype sera réalisé en collaboration avec des partenaires industriels du domaine tels que ALPhANOV (partenaire 4) et ES Technologie (sous-traitant du programme).

D’un point de vue pré-clinique, nous évaluerons l’intérêt de la technique d'impression in vivo pour la reconstruction in situ de tissu osseux, i.e. directement dans le site lésé , notamment par rapport aux procédés d'ingénierie tissulaire in vitro. Cette méthode vient de faire l'objet d'une demande de brevet (EP10305224.7).

En résumé, le programme « Bone Printing » s’inscrit dans la thématique de l’appel d’offre TecSan « Ingénierie tissulaire et Biomatériaux ». Il a pour principal objectif de développer une technologie innovante de reconstruction tissulaire en trois dimensions par micro-impression laser. Associé à cette technologie, les techniques de bio-imagerie seront essentielles à la fois pour le suivi in vitro du devenir des cellules humaines mésenchymateuses dans ces structures 3D mais aussi pour valider le concept dans des modèles expérimentaux par une suivi longitudinal de la reconstruction tissulaire. Enfin, la réalisation d’un prototype de deuxième génération (élaboré en partenariat avec les industriels du programme) devrait ouvrir à d’importantes applications dans le domaine de la médecine régénératrice, mais aussi pour le développement de tissus organotypiques permettant par exemple des études pharmacologiques ou toxicologiques. La création d'une société spin-off est aussi envisagée.