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Bioprintig : mode d'emploi pour construire son imprimante à cellules

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Par Quentin Mauguit, Futura

Le bioprinting a le vent en poupe. Cette technologique est désormais à la portée de tous, ou presque. Une équipe américaine explique comment transformer une imprimante de salon en dispositif d'impression de cellules. Une fois déposées, comme le sont les bulles d'encre, elles gardent un pore ouvert durant deux heures et il est possible de leur injecter des molécules de grandes tailles. Une idée de bricolage pour le weekend ?

Cellule imprimée grâce à l'imprimante HP transformée. La fluorescence verte à l'intérieur prouve bien que le colorant a été intégré. © Jove

Le bioprintingest en plein essor. De quoi s'agit-il ? Tout simplement de procédés permettant d'imprimer des tissus organiques en déposant des cellules vivantes sur des supports. Les domaines concernés sont assez variés : reconstruction d'organes humains, réalisation de microbiocapteurs ou encore transferts de gènes à l'intérieur de cellules.

Les machines employées doivent coûter une fortune... Eh bien pas du tout ! Une équipe de l'université de Clemson (États-Unis), menée par Delphine Dean, a transformé une imprimante domestique (une HP DeskJet 500) en un système d'impression de cellules. Ces chercheurs publient dès aujourd'hui le mode d'emploi complet (avec vidéo) de la transformation dans la revue Journal of Visualized Experiments (Jove).

L'emploi d'une imprimante thermique à jet d'encre pour construire des tissus présente un second avantage de taille : les cellules imprimées gardent un trou ouvert dans leurs membranes plasmiques durant quelques heures avant de se refermer. Ce temps peut être exploité pour injecter diverses molécules de tailles importantes dans le milieu intracellulaire.

L'imprimante HP DeskJet 500 après les modifications. Elle peut désormais imprimer des cellules vivantes. Les fils orange (milieu et haut de la photo) sont utilisés pour court-circuiter le circuit d'alimentation de l'imprimante en papier. © Owczarczak et al. 2012, Jove

Construire son imprimante à cellules de A à Z

Sur l'imprimante, le couvercle est le premier objet des transformations. Vient ensuite le système d'avalement du papier, remplacé par un support permettant de poser des lames et lamelles de microscope sous la tête d'impression. Les auteurs précisent que ces manipulations sont faites aux risques de l'usager : il n'est pas certain que la garantie constructeur soit encore valable après...

L'encre biologique n'est autre qu'un liquide contenant des cellules en suspension. Elle est injectée peu de temps avant l'impression dans une cartouche d’encre noire classique (référence : HP 51626A), préalablement ouverte, vidée de son liquide pigmenté d'origine puis parfaitement nettoyée et séchée. 

Aucun logiciel n'est requis pour l'impression. Word suffit amplement. Pour info : une goutte de solution éjectée par la tête d'impression présente un volume de 130 picolitres.

Voilà, le dispositif est prêt. Il ne reste plus qu'à s'amuser. Un élément est particulièrement marquant : la simplicité des opérations à suivre. Pour la culture des cellules, c'est une autre histoire.

Bien sûr, le dispositif peut être placé dans une hotte à flux laminaire pour limiter les risques de contamination externe.  

Une imprimante à cellules et à trous

Cette imprimante a été construite dans le but d'étudier les réponses des cellules, notamment les réarrangements du cytosquelette, face à des stress mécaniques. Elle devrait être utilisée pour exercer des contraintes physiques sur les unités fondamentales de la vie. Mais les chercheurs ont fait une découverte des plus utile et inattendue.

Dans leur solution d'impression, ils ont mélangé des fibroblastes 3T3 avec un marqueur fluorescent colorant spécifiquement les monomères d'actine. Dans un tissu, cette grosse molécule ne peut pas traverser les membranes plasmiques. Pourtant, les fibroblastes imprimés ont bel et bien ingéré le colorant. La raison est simple et étonnante : une fois déposées, les cellules gardent un trou de 10 nm de diamètre ouvert durant 2 heures, sans que leur viabilité ne soit mise en cause !

Voilà qui pourrait changer la vie de ceux qui souhaitent faire entrer de grosses molécules dans les cellules. La méthode classique consiste à injecter les substances souhaitées au travers des membranes plasmiques, cellule par cellule, grâce à des micro-injections. Ce qui prend du temps. L'utilisation du dispositif d'impression accélérerait les manipulations : plusieurs milliers de cellules peuvent être déposées en seulement quelques minutes !

Combien de laboratoires employant des appareils dernier cri vont partir à la recherche de leurs vieilles imprimantes dès demain ?