La santé humaine est le talon d’Achille des voyages spatiaux. Des chercheurs de l'ETH Zurich ont réussi à imprimer des tissus musculaires complexes en apesanteur. Cela permettra à l’avenir de tester des médicaments destinés aux missions spatiales.
En route vers l’espace, le corps des astronautes se détériore considérablement en apesanteur. Pour résoudre ce problème et protéger nos pionniers dans l’espace, les chercheurs recherchent des modèles de test réalistes.
C’est précisément là qu’interviennent les recherches d’une équipe de l’ETH Zurich. Afin de produire du tissu musculaire dans les conditions les plus précises possibles, l’équipe de recherche dirigée par Parth Chansoria a utilisé des vols paraboliques pour simuler la microgravité de l’espace pendant une courte période. Cette prouesse technique rapproche les chercheurs de leur objectif à long terme : cultiver des tissus humains en orbite pour étudier des maladies et développer de nouvelles thérapies.
La recherche est publiée dans la revue Science avancée.
Pourquoi fabriquer en apesanteur ?
La production de structures biologiques fines telles que les tissus musculaires constitue un défi majeur dans des conditions gravitationnelles normales sur Terre. L’objectif est d’imprimer des tissus qui ressemblent exactement aux structures naturelles du corps. Cependant, la gravité interfère avec le processus.
Pour l’impression 3D, les chercheurs utilisent une substance spéciale appelée bio-encre. Il s'agit d'un matériau porteur mélangé à des cellules vivantes. Le poids de la bio-encre et des cellules incorporées peut provoquer l’effondrement ou la déformation des structures avant que le matériau ne puisse durcir. De plus, les cellules peuvent s’enfoncer de manière inégale dans la bio-encre. Cela conduit à des modèles moins réalistes.
En microgravité, ces forces perturbatrices disparaissent. Sans stress structurel, les chercheurs peuvent produire des fibres musculaires exactement telles qu’elles sont alignées dans le corps. Cette construction précise est cruciale : seuls les modèles qui reflètent fidèlement la structure du corps humain fournissent des résultats fiables lors du test de nouveaux médicaments ou de l’étude de la progression d’une maladie.
Un nouveau système indépendant de la gravité
À cette fin, les chercheurs de l’ETH ont développé un nouveau système de biofabrication appelé G-FLight (Gravity-independent Filamented Light). Ce système permet la production rapide de constructions musculaires viables en quelques secondes.
À l’aide d’une formulation spéciale de bio-résine, l’équipe a réalisé une impression 3D pendant les phases d’apesanteur de 30 cycles paraboliques. Les résultats ont montré que le tissu imprimé en microgravité avait une viabilité cellulaire et un nombre de fibres musculaires similaire à celui du tissu imprimé par gravité. De plus, le procédé développé permet un stockage à long terme des biorésines chargées de cellules, ce qui est idéal pour de futures applications dans l'espace.
Modèles de maladies au-delà de la Terre
La production réussie de structures musculaires en microgravité représente une avancée importante pour l’ingénierie tissulaire dans la recherche spatiale et la biomédecine. L’objectif est d’utiliser ces techniques pour produire des organoïdes et des tissus humains complexes à bord de la Station spatiale internationale ou de futures plateformes orbitales.
Dans l'espace, les chercheurs peuvent mener des recherches fondamentales grâce à ces « modèles d'organes » : ils servent à étudier des maladies comme la dystrophie musculaire ou l'atrophie musculaire provoquée par l'apesanteur. De plus, ils peuvent être utilisés pour tester l’efficacité de produits thérapeutiques dans un système qui reflète mieux la complexité du corps humain, car l’impression 3D en apesanteur permet d’aligner les fibres musculaires avec une telle précision et exactitude.
