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Des scientifiques créent du tissu pulmonaire vivant imprimé en 3D
Dernière revue: 27.07.2025
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Des chercheurs de l’UBC Okanagan ont développé un modèle bio-imprimé en 3D qui imite étroitement la complexité du tissu pulmonaire naturel – une innovation qui pourrait transformer la façon dont les scientifiques étudient les maladies pulmonaires et développent de nouveaux traitements.
Le Dr Emmanuel Osei, professeur associé à la Faculté des sciences d'Irving K. Barber, affirme que le modèle produit un tissu qui ressemble étroitement à la complexité du poumon humain, ce qui pourrait améliorer les tests de maladies respiratoires et le développement de médicaments.
« Afin de réaliser nos recherches et les tests que nous devons effectuer, où nous étudions les mécanismes des maladies pulmonaires complexes pour finalement trouver de nouvelles cibles médicamenteuses, nous devons être en mesure de créer des modèles comparables aux tissus humains », dit-il.
L'équipe de chercheurs a utilisé une bio-encre composée de gélatine modifiée par un polymère photosensible et d'un polymère appelé diacrylate de polyéthylèneglycol pour imprimer en 3D un hydrogel contenant plusieurs types de cellules et de canaux afin de recréer la structure vasculaire des voies respiratoires humaines.
Une fois imprimé, l’hydrogel se comporte de manière très similaire à la structure mécanique complexe du tissu pulmonaire, améliorant ainsi la façon dont nous étudions la façon dont les cellules réagissent aux stimuli.
« Notre objectif était de créer un modèle in vitro des voies respiratoires humaines plus pertinent sur le plan physiologique », explique le Dr Osei, qui travaille également au Centre d'innovation cardiaque et pulmonaire de l'UBC. « En intégrant des composantes vasculaires, nous pouvons mieux modéliser l'environnement pulmonaire, ce qui est essentiel pour étudier les maladies et tester des médicaments. »
Le Dr Osei a expliqué que lorsqu'une personne reçoit un diagnostic de cancer du poumon, un chirurgien - avec le consentement du patient - peut retirer la zone affectée ainsi que du tissu pulmonaire normal et donner ces échantillons aux chercheurs.
« Cependant, un chercheur n'a aucun contrôle sur la quantité de tissu qu'il reçoit », explique-t-il. « Parfois, il s'agit simplement d'un petit morceau de tissu apporté au laboratoire et traité avec divers produits chimiques pour être analysé. Aujourd'hui, grâce à la bio-impression 3D, nous pouvons isoler des cellules de ces tissus donneurs et potentiellement recréer d'autres tissus et échantillons de test pour mener des recherches en laboratoire sans avoir recours à de nouveaux échantillons de donneurs. »
De nombreuses maladies pulmonaires sont actuellement incurables, notamment la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO), l'asthme, la fibrose pulmonaire idiopathique et le cancer, a déclaré le Dr Osei. La capacité à créer des modèles de test constitue une avancée significative dans la recherche sur les maladies respiratoires et le développement de médicaments.
L’étude, publiée dans la revue Biotechnology and Bioengineering en collaboration avec Mitacs et soutenue par Providence Health Care, constitue une étape vers la compréhension des aspects des maladies pulmonaires tels que les cicatrices et l’inflammation et pourrait conduire à de futurs remèdes pour diverses maladies.
L'article décrit des tests incluant l'exposition d'un modèle 3D bio-imprimé à un extrait de fumée de cigarette, ce qui a permis aux chercheurs d'observer une augmentation des cytokines pro-inflammatoires, marqueurs de la réponse inflammatoire du tissu pulmonaire à la nicotine.
« Le fait que nous ayons pu créer ce modèle et ensuite utiliser des déclencheurs spécifiques, comme la fumée de cigarette, pour démontrer comment le modèle réagit et imite certains aspects des maladies pulmonaires constitue une avancée significative dans la compréhension des mécanismes complexes des maladies pulmonaires et nous aidera à comprendre comment les traiter », déclare le Dr Osei.
« Notre modèle est complexe, mais grâce à la reproductibilité et à la nature optimale de la bio-impression, il peut être adapté en ajoutant des types de cellules supplémentaires ou des cellules dérivées de patients spécifiques, ce qui en fait un outil puissant pour la médecine personnalisée et la modélisation des maladies. »
Le Dr Osei souligne que la poursuite de ces travaux place son équipe de recherche dans une position unique pour collaborer avec des collègues d'organisations telles que le groupe d'excellence en recherche en immunobiologie de l'UBC, des sociétés de biotechnologie et toute personne intéressée par le développement de modèles bioartificiels.