Ingénierie tissulaire
L'ingénierie tissulaire ou génie tissulaire (en anglais, tissue engineering) est l'ensemble des techniques faisant appel aux principes et aux méthodes de l'ingénierie, de la culture cellulaire, des sciences de la vie, des sciences des matériaux pour comprendre les relations entre les structures et les fonctions des tissus normaux et pathologiques des mammifères, afin de développer des substituts biologiques pouvant restaurer, maintenir ou améliorer les fonctions des tissus[1]. Elle implique notamment d'identifier et maitriser les facteurs biochimiques et physico-chimiques de la croissance tissulaire maitrisée. Elle est souvent basée sur la construction ou l'utilisation d'un « échafaudage » qui servira de support à la croissance de nouveaux tissus viables, généralement à des fins médicales[2]. Les définitions de l'ingénierie tissulaire couvrent une large gamme d'applications ; ce terme est associé à toutes les applications qui réparent ou remplacent des parties de tissus ou des tissus entiers (ex : os, cartilage, vaisseaux sanguins, vessie, peau, muscle, etc.). Souvent, les tissus à réparer doivent avoir des propriétés mécaniques et structurelles spécifiques (pour le bon fonctionnement de l'organisme)[3].
Les organes issus de la bioingénierie peuvent être obtenus par des méthodes d'ingénierie tissulaire basées sur des tissus décellularisés ou des échafaudages artificiels. À l'heure actuelle, dans le cadre de travaux expérimentaux, des structures d'ingénierie tissulaire d'organes épithéliaux creux - la vessie[4], la trachée[5], les vaisseaux sanguins[6] - ont été étudiées.
Cette science bien que souvent classée comme sous-domaine des biomatériaux, a une portée et une importance telles qu'elle peut être considérée comme un domaine à part entière.
L'expression a aussi été appliqué aux efforts visant à effectuer des fonctions biochimiques spécifiques en (ré)utilisant des cellules naturelles dans un support artificiellement créé (ex : cœur, pancréas, rein ou foie artificiel).
Le terme « médecine régénératrice » a été utilisé comme synonyme de l'ingénierie tissulaire, mais la médecine régénératrice évoque plus souvent l'utilisation de cellules souches ou de cellules progénitrices pour produire les tissus en question.
Impression 3D et prototypage rapide
Dès le début des années 2000, on cherche à imprimer du tissu osseux en 3 dimensions[7]. Le prototypage rapide (PR) a été utilisé en ingénierie tissulaire pour produire des structures poreuses tridimensionnelles (3D) à partir des techniques d'impression 3D, qui offrent des possibilités nouvelles de structures complexes avec un réseau de pores entièrement interconnecté[8]. Il est possible de combiner la micro- et macroarchitecture avec une précision croissante. La recherche porte sur le développement de matériaux biocompatibles ou biodégradables. Ainsi un mélange de poudres polymères à base d'amidon (fécule de maïs, de dextrane et de gélatine a récemment pu être utilisé pour l'impression tridimensionnelle[8]. Un post-traitement peut améliorer les propriétés mécaniques et chimiques de la structure, laquelle peut être évaluée par la microscopie électronique, mais aussi par calorimétrie à balayage différentiel, analyse de porosité, tests de compression, de résistance au cisaillement ou d'étirement, etc.[8].
Notes et références
- ingénierie tissulaire, Office québécois de la langue française
- Jiatian Chen, Yingwei Fan, Guozhao Dong et Huaijuan Zhou, « Designing biomimetic scaffolds for skin tissue engineering », Biomaterials Science, vol. 11, no 9,‎ , p. 3051–3076 (ISSN 2047-4849, PMID 36970875, DOI 10.1039/d3bm00046j, lire en ligne, consulté le )
- (en) I. Klabukov, T. Tenchurin, A. Shepelev et D. Baranovskii, « Biomechanical Behaviors and Degradation Properties of Multilayered Polymer Scaffolds: The Phase Space Method for Bile Duct Design and Bioengineering », Biomedicines, vol. 11, no 3,‎ , p. 745 (ISSN 2227-9059, PMID 36979723, PMCID PMC10044742, DOI 10.3390/biomedicines11030745, lire en ligne, consulté le )
- (en) F. Oberpenning, J. Meng, J. J. Yoo et A. Atala, « De novo reconstitution of a functional mammalian urinary bladder by tissue engineering », Nature Biotechnology, vol. 17, no 2,‎ , p. 149–155 (ISSN 1087-0156, PMID 10052350, DOI 10.1038/6146, lire en ligne, consulté le )
- (en) D. Baranovskii, J. Demner, S. Nürnberger et A. Lyundup, « Engineering of Tracheal Grafts Based on Recellularization of Laser-Engraved Human Airway Cartilage Substrates », Cartilage, vol. 13, no 1,‎ , p. 19476035221075951 (ISSN 1947-6043, PMID 35189712, PMCID 9137320, DOI 10.1177/19476035221075951, lire en ligne, consulté le )
- Nicolas L'Heureux, Todd N. McAllister et Luis M. de la Fuente, « Tissue-engineered blood vessel for adult arterial revascularization », The New England Journal of Medicine, vol. 357, no 14,‎ , p. 1451–1453 (ISSN 1533-4406, PMID 17914054, DOI 10.1056/NEJMc071536, lire en ligne, consulté le )
- Bose, S., Vahabzadeh, S., & Bandyopadhyay, A. (2013). Bone tissue engineering using 3D printing. Materials Today, 16(12), 496-504.
- Lam, C. X. F., Mo, X. M., Teoh, S. H., & Hutmacher, D. W. (2002). Scaffold development using 3D printing with a starch-based polymer. Materials Science and Engineering: C, 20(1), 49-56. (résumé)