Les cellules pluripotentes sont formidables, mais il peut être difficile de les orienter pour qu’elles se développent comme on le souhaite. Des scientifiques ont trouvé un nouveau moyen de créer des “blocs de construction” de cellules souches embryonnaires (CSE) imprimés en 3D, qui pourraient être utilisés pour la culture de micro-organes, la réalisation d’expériences de régénération tissulaire, l’essai de médicaments et d’autres recherches en biologie.
Si la bio-impression de cellules souches embryonnaires n’est pas tout à fait nouvelle, les chercheurs n’ont réussi jusqu’à présent qu’à produire des feuilles de cellules en deux dimensions. Aujourd’hui, une équipe de scientifiques de l’université Tsingua en Chine et de l’université Drexel à Philadelphie a publié une étude dans Biofabrication, présentant une nouvelle technique d’impression d’une structure 3D en forme de grille chargée de cellules souches.
Dans des conditions biologiques normales, les CSE ont naturellement tendance à se regrouper pour former des “corps embryoïdes” sphériques – des amas de cellules pluripotentes qui peuvent ensuite se développer en n’importe quel type de cellule ou de tissu dans le corps humain.
Les chercheurs notent que ce processus imite les premiers stades de la formation d’un embryon et qu’un corps embryoïde en forme de boule est plus pertinent pour l’étude que les feuilles habituelles que l’on obtient en cultivant des cellules sur une boîte de Pétri plate.
La disposition en 3D des CSE pouvant influencer la différenciation et la fonction des cellules, les chercheurs notent que la création de corps embryoïdes en laboratoire est nécessaire, mais difficile à réaliser en termes de contrôle de l’agglutination des cellules et de la taille du corps embryoïde. La nouvelle méthode d’impression en 3D permet aux scientifiques de créer des blocs de cellules souches uniformes avec une grande précision.
“C’était vraiment passionnant de voir que nous pouvions faire pousser un corps embryonnaire de manière aussi contrôlée”, a déclaré l’auteur principal Wei Sun. “Le corps embryoïde cultivé est uniforme et homogène, et sert de bien meilleur point de départ pour la croissance ultérieure des tissus.”
Pour cette nouvelle méthode, les chercheurs ont mélangé les CSE avec de l’hydrogel, et ont imprimé un minuscule carré quadrillé à six couches, de 8 millimètres de côté et d’un millimètre d’épaisseur.
L’ensemble a ensuite été mis en culture et les chercheurs ont observé les cellules se développer en corps embryoïdes en forme de boule sans quitter leur emplacement dans la grille. Cela signifie que les cellules se divisaient et restaient sur place, au lieu de s’agglutiner au hasard. Le résultat était une collection uniforme de sphères cellulaires.
Il est facile d’endommager les cellules souches lorsqu’on les fait jaillir d’une imprimante 3D. Les chercheurs ont donc été heureux de constater qu’après avoir construit la grille d’hydrogel, 90 % des CSE sont restées vivantes et capables de s’auto-renouveler. Les cellules se sont même développées plus rapidement que lorsqu’elles étaient cultivées sur une surface plane. Après sept jours, elles fonctionnaient toujours très bien et leur pluripotence n’a pas été affectée par l’épreuve de l’impression.
L’équipe espère maintenant que ces petits blocs de construction pourraient être utiles à d’autres chercheurs, même si elle prévoit d’expérimenter davantage les paramètres d’impression pour voir s’ils peuvent influencer davantage la taille des corps embryoïdes produits.
“À plus long terme, nous aimerions produire des corps embryonnaires hétérogènes contrôlés”, a déclaré Sun. “Cela favoriserait le développement de différents types de cellules les unes à côté des autres – ce qui ouvrirait la voie à la culture de micro-organes à partir de zéro au sein du laboratoire.”