Il y a environ quatorze ans, on a pu assister à une conférence TED fascinante donnée en 2011 par le professeur Anthony Atala, intitulée « Imprimer un rein humain« , qui présentait les progrès réalisés dans la création d’organes à l’aide d’une bio-imprimante 3D.
Cette vidéo était époustouflante, et il semblait que nous étions sur le point de résoudre la crise des transplantations d’organes, mais aujourd’hui, nous dépendons toujours des donneurs pour maintenir en vie les personnes inscrites sur les listes d’attente.
La promesse des organes imprimés était prometteuse
L’idée que quelqu’un puisse créer un organe de remplacement à l’aide d’une machine, puis l’implanter sans risque de rejet ni de médicaments dangereux, ressemble évidemment à un rêve devenu réalité. On se souvient que les démonstrations de ces prototypes d’imprimantes biologiques devaient être accompagnées d’avertissements afin de ne pas donner de faux espoirs aux personnes désespérées en attente d’un rein ou d’un autre organe.
C’était passionnant, disaient-ils, mais il faudrait encore des années avant qu’un rein imprimé en 3D puisse être implanté chez un patient. Puis, les médias grand public ont cessé d’en parler. En coulisses, les scientifiques et les ingénieurs travaillaient sans relâche, et les fonds ne manquaient pas dans le domaine de la médecine régénérative, mais pour le grand public, il était facile d’oublier tout cela.
C’est plus difficile qu’il n’y paraît
Le problème avec le développement technologique, c’est qu’il peut y avoir des moments où de grandes avancées se produisent, mais celles-ci sont entrecoupées d’années de résolution progressive de problèmes. Imprimer ou créer quelque chose d’aussi complexe qu’un rein ou un foie présente une liste de défis longue comme le bras. Il ne suffit pas de fabriquer quelque chose qui ressemble à un rein, il faut que ce soit parfait.
Si les bio-imprimantes « impriment » à l’aide de cellules vivantes, un foie n’est pas simplement un mélange aléatoire de cellules hépatiques. Les différentes cellules et matériaux doivent être disposés dans une structure parfaitement adaptée afin que l’organe puisse remplir sa fonction.
La vascularisation est un problème majeur, car les organes solides possèdent une structure complexe de vaisseaux sanguins qui transportent l’oxygène et les nutriments. Imprimer des couches de cellules est relativement simple, mais imprimer des vaisseaux dans ces cellules ? Ce n’est pas si facile.
Les cellules dans l’imprimante doivent également rester en vie tout au long du processus. Un organe imprimé n’est pas d’une grande utilité si les cellules meurent pendant le processus d’impression. Trouver des solutions pour maintenir les cellules en vie et en bonne santé jusqu’à ce que l’organe soit complet et prêt à être mis sous assistance respiratoire ou implanté constitue donc un autre obstacle majeur. Cela n’a rien à voir avec l’impression de quelque chose en plastique ou en métal.
Ces organes imprimés doivent également avoir au moins la même intégrité structurelle que les organes naturels, et il se passe des choses au niveau microscopique qui pourraient ne pas être reproductibles avec les approches actuelles de la bio-impression.
Ce ne sont là que trois problèmes majeurs dont on a connaissance, mais il est certain qu’il y a une multitude de problèmes à résoudre avant de passer aux essais sur l’homme et, à terme, à l’adoption généralisée.
On imprime déjà en 3D des parties du corps et des organes creux
Vous avez peut-être remarqué que nous avons principalement parlé de l’impression d’organes solides tels que le foie, les reins, le cœur, etc. En effet, lorsqu’il s’agit d’organes creux ou de structures relativement simples du corps, nous utilisons déjà des imprimantes 3D de qualité médicale pour fabriquer des pièces de rechange pour les patients.
Le premier organe imprimé en 3D implanté chez un être humain remonte à 1999 ! Cependant, les scientifiques de l’université Wake Forest (dont Anthony Atala lui-même) n’ont publié leurs résultats qu’en 2006. La vessie imprimée était recouverte des propres cellules du patient et, à notre connaissance, elle fonctionne toujours.
Les petites victoires comme celles-ci s’accumulent. En 2023, des scientifiques coréens ont implanté la toute première trachée imprimée en 3D à l’aide de matériaux bio-imprimés et de cellules souches provenant d’autres personnes. Bien que la trachée ne devrait durer que cinq ans environ, l’espoir est que le corps du patient régénère la trachée en utilisant cette partie bio-imprimée implantée comme support. Il semble déjà que le corps du patient génère de nouvelles veines.
C’est une avancée majeure, surtout au vu de l’échec cuisant des trachées synthétiques, qui ont entraîné la mort de la plupart des receveurs dans les années 2010. La technologie d’impression 3D révolutionne également le remplacement des os. Grâce à des imprimantes capables d’imprimer des os directement dans le corps, de réparer des mâchoires et bien plus encore.
Ainsi, même si vous n’avez pas entendu parler de grandes avancées dans l’impression de foies, de reins ou d’autres organes importants, ne vous méprenez pas sur l’impact que la bio-impression 3D a déjà sur la vie des gens.
L’une des approches les plus prometteuses semble être l’idée d’imprimer des supports d’organes à l’aide d’un matériau biocompatible, puis de perfuser ce support avec des cellules d’organes cultivées à partir des propres cellules souches du patient. Au fil du temps, le support biodégradable est absorbé et disparaît, laissant derrière lui, espérons-le, un organe fonctionnel.
Les autres approches pour fabriquer des organes
La technologie d’impression 3D n’est de loin pas la seule approche potentielle pour fabriquer des organes pouvant être implantés ou transplantés chez l’homme. Il existe d’autres approches concurrentes qui pourraient s’avérer plus viables, même s’il est plus probable que certaines de ces méthodes devront être combinées pour résoudre définitivement le problème.
Une solution prometteuse à court terme pour pallier la pénurie d’organes est d’augmenter le nombre d’organes viables. Par exemple, grâce à la perfusion pulmonaire ex vivo, les poumons peuvent être maintenus en vie en dehors du corps humain, puis examinés pour détecter d’éventuelles maladies ou lésions. Dans de nombreux cas, les poumons peuvent être réhabilités au point de pouvoir être transplantés, alors qu’auparavant ils auraient dû être détruits. La même méthode est actuellement évaluée pour les cœurs, l’objectif étant ici de minimiser ou de prévenir les dommages causés par les méthodes de conservation par réfrigération existantes. Ce concept de perfusion ex vivo peut être appliqué à la plupart des organes, tels que le foie et les reins, mais avec des niveaux d’efficacité variables.
Une autre possibilité intéressante est celle des xénotransplantations. Il s’agit en fait de transplanter des organes d’espèces non humaines à des humains. Cela peut sembler une mauvaise idée, mais en modifiant génétiquement des porcs, leurs organes peuvent être rendus compatibles avec la transplantation. C’est du moins la théorie, et les recherches sont évidemment en cours. David Bennit, la première personne à avoir reçu une greffe de cœur de porc modifié, est décédé deux mois plus tard, mais les progrès continuent. En 2024, une femme a reçu un rein de porc.
Elle est seulement la cinquième personne au monde à recevoir un organe de porc génétiquement modifié de cette manière, et tout le monde est évidemment impatient de voir comment cela va se passer. Towana Looney, la femme en question, se distingue des autres receveurs par le fait qu’elle est relativement en bonne santé, grâce à la dialyse. Tous les autres receveurs sont décédés au bout de quelques mois, mais jusqu’à présent, tout semble bien se passer.
Il y a ensuite le potentiel de fabrication d’organes bioniques. Il existe déjà de nombreux cœurs artificiels, mais la plupart n’ont pas permis de maintenir leurs receveurs en vie très longtemps. L’idée était de prolonger leur vie jusqu’à ce qu’un cœur de donneur soit trouvé. Cependant, la pompe LVAD peut pallier l’insuffisance cardiaque, ce qui permet soit de gagner du temps jusqu’à une transplantation, soit de laisser le cœur se reposer et potentiellement se rétablir.
Bien sûr, il n’est pas idéal de devoir transporter des batteries et de risquer de se retrouver dans une situation grave si l’on oublie de les recharger ! Peut-être qu’un jour, ces systèmes artificiels pourront être alimentés par le corps lui-même.
La dernière approche à la bio-impression 3D consiste à cultiver des organes à l’extérieur du corps à l’aide de bioréacteurs. En gros, il s’agit d’obtenir des cellules souches, puis de les transformer en cellules organiques, qui doivent ensuite se multiplier et se développer pour former un organe, comme elles l’ont fait pour créer les organes naturels de notre corps. Cependant, il faut souligner que nos organes commencent par être de minuscules organes de bébé, puis grandissent jusqu’à atteindre leur taille adulte au fil des années. Il est donc difficile de cultiver des organes qui puissent être utilisés chez des adultes !
Combien de temps cela prendra-t-il ?
On peut avoir l’impression que quelque chose d’important est « sur le point d’arriver » depuis des années sans que rien de concret ne se passe, ou du moins en apparence. Les experts dans le domaine de la médecine régénérative ont des avis divergents quant aux délais, mais le professeur Jennifer Lewis, du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’université Harvard, estime que cela ne devrait pas prendre plus d’une dizaine d’années.
Conclusion
Personnellement, selon mon opinion très peu experte, je pense que des organes régénérés d’une certaine nature passeront les essais cliniques sur l’homme d’ici le milieu du siècle. Cependant, je ne serais pas surpris si cela s’avérait trop pessimiste, étant donné que cette recherche ne se fait pas en vase clos et que des percées dans d’autres domaines peuvent entraîner des périodes de progrès rapides.
Il convient également de considérer que l’intelligence artificielle (IA) fait avancer la recherche scientifique de plusieurs décennies, nous aidant à découvrir rapidement de nouvelles protéines, de nouveaux matériaux et de nouvelles idées. Cela pourrait en fait accélérer le calendrier de la recherche sur les organes d’une manière que nous ne pouvons pas prévoir pour l’instant. Nos intelligences artificielles émergentes pourraient voir des choses qui nous échappent ou, à tout le moins, avoir la capacité de simuler rapidement des années de recherche afin d’orienter les scientifiques dans la bonne direction. Quoi qu’il en soit, je pense que l’avenir de la science médicale est incroyablement prometteur.
