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Fabriquer des vaisseaux sanguins artificiels à partir de… sucre

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Une grande étape vient d'être franchie dans la création d'organes en laboratoire. Un réseau de vaisseaux sanguins artificiels a pu être créé à partir d'un échafaudage en sucre, ce qui pourrait permettre, dans un avenir encore lointain, de faire croître des cœurs, des poumons ou des foies complets dans des boîtes de Pétri.

Cette image, prise au microscope, montre les vaisseaux sanguins recréés à partir de moules en sucre (en rouge) entourés des cellules qu'ils alimentent (en vert). Avec un tel réseau, on peut fournir en énergie un organe entier. © Jordan Millar et al., Nature Materials

Et si, en cas de défaillance d'un organe, on n'avait plus à attendre celui d'un donneur ? Et s'il suffisait de quelques-unes de nos cellules pour recréer en laboratoire une version fonctionnelle de ce qui fait défaut ? C'est un défi immense dans lequel se sont lancés de nombreuses équipes scientifiques. Les succès sont déjà au rendez-vous puisqu'on parvient à faire croître de la peau et à la greffer chez des patients tandis qu'on teste sur l'Homme l'efficacité de vessies artificielles. Mais ces organes ont la particularité d'être très fins, et une fois injectés dans le corps, ils subviennent à leurs besoins énergétiques à l'aide des vaisseaux sanguins préexistants.

En revanche, lorsqu'ils souhaitent travailler sur le foie, le rein, le cœur ou les yeux, les scientifiques sont confrontés à des limites techniques. En effet, les cellules peuvent s'échanger nutriments et oxygène, mais seulement sur une distance de l'ordre du millimètre. Toute cellule située au-delà sera privée d'énergie et, de manière inéluctable, mourra. De ce fait, ces organes volumineux nécessitent la mise en place d'un réseau de tuyaux venant alimenter chacune des unités les composant.

Comme toujours, les chercheurs ont exploré des pistes pour surmonter ces difficultés. L'idée maîtresse est de construire des moules autour desquels on dépose les cellules de l'organe que l'on souhaite obtenir et on les laisse se multiplier. Ensuite, on dissout le moule et on crée un entrelacement d'espaces lacunaires dans lesquels circulera un liquide nourricier, comme le sang. Jusque-là, cette dissolution entraînait également la destruction des cellules vivantes, ce qu'on veut absolument éviter. Une solution vient peut-être d'être trouvée...

Ces vaisseaux artificiels ne sont pas des vaisseaux sanguins au sens propre du terme, car il ne s'agit pas de tissus spécifiques mais simplement d'un réseau de tuyaux sans paroi. Ils jouent cependant le même rôle et transportent un liquide nourricier jusqu'aux cellules les plus éloignées. © Maurizio De Angelis, Wellcome Images, Flickr, cc by nc nd 2.0

Un échafaudage en sucre

Des chercheurs de l'University of Pennsylvania et du MIT ont collaboré pour mettre en place un réseau de vaisseaux sanguins... en sucre, selon un procédé utilisé dans l'industrie pour décorer des gâteaux ou des bonbons. La recette est décrite dans les lignes de Nature Materials. Les avantages d'un glucide : il est malléable à merci, non toxique et surtout il se dissout tout seul dans l'eau, à la différence des caoutchoucs utilisés dans les expériences précédentes.

Voilà pour la théorie, mais cela fonctionne-t-il en pratique ? Les auteurs ont testé leur protocole sur un morceau de foie de rat, qu'ils ont mis en culture autour de leur réseau de sucre. Les cellules centrales, les plus éloignées de la source de nourriture et qui habituellement dégénèrent, ont survécu et sont restées fonctionnelles. Les vaisseaux ont correctement drainé les nutriments essentiels.

Les vaisseaux sanguins des organes artificiels ?

C'est une belle étape qui vient d'être franchie dans la création d'organes artificiels, mais il reste énormément de travail à fournir avant d'atteindre cet objectif. Car un cœur, un rein ou un intestin ne se résume pas à un tissu dans un plan tridimensionnel : ils ont une structure interne et se composent eux-mêmes de plusieurs types cellulaires retrouvés dans des proportions différentes collaborant ensemble à la réalisation d'une fonction.

Le défi est encore immense avant de pouvoir transplanter à un patient le clone fonctionnel d'un organe défaillant, évitant ainsi l'attente d'un donneur compatible et l'éventuel rejet de greffe. Mais les scientifiques y travaillent et il se pourrait qu'un jour, ce rêve devienne réalité.