Des chercheurs sont parvenus à fabriquer pour la toute première fois une cornée artificielle qui s’adapte automatiquement à la forme de l’œil après avoir été imprimée en 3D, ce qui en fait donc un dispositif 4D ! Une nouvelle étape est ainsi franchie dans la production quasi industrielle d’organes sur mesure, affirme Futura Santé.
En juin dernier, des chercheurs de l’université de Newcastle étaient déjà parvenus à imprimer une cornée en 3D sur mesure… et c’est la même équipe qui vient à présent de franchir une nouvelle étape avec une cornée en 4D qui prend forme après avoir été imprimée. Pour rappel, un objet en 4D a la faculté de s’adapter en réaction à un stimulus tel qu’un changement de température, un courant électrique, la lumière, le pH, etc. En moins de cinq jours, la cornée artificielle se ‘moule’ ainsi autour de l’œil comme s’il s’agissait d’une structure naturelle.
Une structure courbe grâce à différents degrés de contraction
Un tour de maître qui est directement lié à la structure du matériau utilisé, un gel composé de collagène et de cellules-souches cornéennes encapsulées appliqué en deux cercles concentriques dont l’un est enrichi en peptides amphiphiles (des molécules composées de chaînes moléculaires différentes, généralement une chaîne hydrophile et une chaîne hydrophobe), ce qui leur permet de s’assembler.
Ces peptides amphiphiles sont activés par du sérum de veau fœtal. L’anneau de gel sans peptides subit alors une forte contraction sous l’effet de la liaison aux cellules cornéennes, tandis que celui qui contient les peptides ne rétrécit pas. Les cellules du gel vont ensuite se lier de façon préférentielle aux chaînes moléculaires de ce dernier, avec pour résultat une forme courbe. “Le processus est entièrement dirigé et contrôlé par les cellules elles-mêmes, précise Che Connon, professeur en ingénierie tissulaire à l’université de Newcastle et coauteur de l’étude Advanced Functional Materials.
Le gel à base de peptides amphiphiles (+ PA) rétrécit peu, tandis que le gel sans peptides subit une forte contraction qui débouchera sur une courbure concave ou convexe.
Il était déjà possible d’imprimer des cornées en 3D au départ d’une matrice pré-modelée, mais ces dispositifs n’étaient pas adaptables. Les formes imprimées sur mesure, elles, prenaient énormément de temps à fabriquer et étaient en outre extrêmement fragiles. “Nos recherches démontrent qu’il existe un lien étroit entre la forme d’un organe et ses possibilités fonctionnelles”, explique Martina Miotto, premier auteur de l’article. “Les structures 4D possèdent des propriétés biomécaniques et physiques (épaisseur, taille, densité, transparence…) qui reproduisent presque à l’identique celles d’une cornée humaine.”
Un potentiel énorme
“La technologie 4D possède un formidable potentiel”, souligne Che Connon. Il ne sera par exemple plus nécessaire de pratiquer une grande incision pour implanter un tissu. “Il suffira d’introduire à travers une toute petite ouverture un organe qui prendra sa forme définitive et fonctionnelle une fois en place”, explique le chercheur. Une particularité qui ouvre aussi la voie à une production à grande échelle, puisqu’il suffira à l’avenir de modifier un seul paramètre du gel pour obtenir un organe sur mesure au lieu de devoir imprimer chacun suivant un modèle différent.
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