« Dessine-moi un cœur. » cette expression doucement romantique sortira certainement un jour de son abstraction sentimentale pour devenir concrètement un cœur fait de muscles, de vaisseaux et de collagène. C’est ce que laisse entrevoir une équipe d’Israël qui a récemment montré le potentiel en médecine de l’impression en trois dimensions par la construction architecturale en laboratoire d’un cœur de quelques centimètres. Ce qui n’était jusque-là qu’une curiosité de laboratoire deviendrait-il bientôt une innovation ? Une chose est certaine, on doit à présent connaître et comprendre cet art nouveau, celui de l’ingénierie des tissus !
L’ingénierie des tissus est la combinaison intelligente et pragmatique de la médecine et des disciplines de l’ingénierie comme la mécanique des structures, la mécanique des fluides, les mathématiques appliquées, ou encore les sciences informatiques. Cette science naît en 1997 avec la publication des professeurs Robert Langer et Charles Vacanti alors respectivement au MIT et à Harvard, qui mentionnent pour la première fois le mot ingénierie des tissus (tissue engineering en anglais). Dans cet article, les scientifiques illustrent ce nouveau paradigme en présentant une souris, la fameuse « souris de Vacanti », sur le dos de laquelle ils ont fait grandir une oreille humaine à partir de cellules de cartilage. L’idée est d’utiliser des principes et des méthodes issus des sciences de l’ingénieur, incluant aujourd’hui également l’algorithmique et les simulations numériques, pour dimensionner et construire ces organes et leurs tissus constitutifs. Par ces premiers travaux, Langer et Vacanti ouvrent de nouvelles voies d’exploration à la médecine régénérative pour remplacer des organes et des tissus abîmés ou malades en créant in vitro (en laboratoire) des greffes, mais aussi pour comprendre les mécanismes de croissance in vivo (dans le corps humain) des cellules, des tissus et des organes.
Régénération
Il existe de nombreux avantages à l’ingénierie des tissus. Contrairement aux greffes traditionnelles provenant d’animaux ou d’humains, les organes générés in vitro à partir de cellules souches du patient empêchent les phénomènes de rejet. De plus, dans le cas de patients juvéniles, encore en pleine croissance, l’organe grandit avec le patient, et n’a donc pas besoin d’être remplacé régulièrement, ce qui minimise les opérations invasives et pénibles. Enfin, l’organe ou le tissu dit « d’ingénierie » démarré en laboratoire va en général continuer sa régénération in vivo dans le corps du patient et donc s’adapter à sa physiologie et à sa morphologie. Cette technique déjà utilisée sur les grands brûlés, pour remplacer des tissus abîmés ou nécrosés, est encore au stade de recherche (parfois cliniques) dans des cas de tissus et d’organes plus complexes dans la morphologie et les fonctions. C’est le cas du remplacement de tissus du myocarderigidifiés après un infarctus ou encore du remplacement des valves aortiques dysfonctionnelles dans le cas de maladies congénitales.
Aujourd’hui, on utilise la modélisation mathématique, des algorithmes et des programmes informatiques pour analyser virtuellement et améliorer réellement les techniques d’ingénierie des tissus. L’algorithmique est décidément partout et servira même un jour à dessiner des cœurs !
