Le ver à soie au laboratoire : comment imprimer de la moelle osseuse + test

Sommaire

• D’où viennent les plaquettes
• Une imprimante qui imprime avec de la soie
• Trop dur pour être réaliste
• Pourquoi justement la soie
• Du département à la start-up
• Une encre qui change de couleur
• Qu’est-ce que cela apporte à un étudiant ?
• Résumé
• Cinq questions : la moelle osseuse en soie n’a-t-elle plus de secrets pour vous ? (test)

⇑D’où viennent les plaquettes

Quand vous vous coupez, votre organisme réagit aussitôt : il produit des plaquettes qui permettent la coagulation du sang. Ce processus repose sur de grandes cellules appelées mégacaryocytes, présentes dans la moelle osseuse. Ce sont elles qui veillent à ce que les plaquettes ne manquent pas quand on en a besoin.

Le problème, c’est que ce mécanisme ne fonctionne pas toujours comme il le devrait. La leucémie, les infections virales ou les maladies du sang peuvent le perturber et rendre les patients plus vulnérables aux blessures. Pour chercher des traitements efficaces, les scientifiques doivent bien comprendre ce qui se passe dans la moelle. Et pour cela, il leur faut un modèle fiable.

⇑Une imprimante qui imprime avec de la soie

C’est là qu’intervient le projet SILKink, financé par le Conseil européen de l’innovation. Son équipe a développé une imprimante de bio-encre à base de soie. Le système permet d’imprimer en 3D des modèles de moelle osseuse qui peuvent ensuite être colonisés par des cellules vivantes.

Ces modèles permettent d’étudier les maladies osseuses et même de produire des plaquettes ex vivo, c’est-à-dire en dehors de l’organisme. Cette avancée pourrait considérablement faire progresser la recherche médicale en Europe et contribuer à la mise au point de médicaments adaptés et au développement de la médecine personnalisée, l’un des objectifs majeurs de la stratégie « L’UE pour la santé » (EU4Health).

Le projet est coordonné par Alessandra Balduini, du département de médecine moléculaire de l’université de Pavie, en Italie. Elle explique : « L’objectif du projet était de déterminer si nous pouvions utiliser l’encre de soie pour étudier les médicaments ».

⇑Trop dur pour être réaliste

Alessandra Balduini et son équipe développent des modèles de moelle osseuse depuis plusieurs années, en améliorant leur fonctionnement et en affinant leurs applications cliniques. Ils savent donc bien où se situe le problème. Toute bio-encre doit offrir une structure suffisamment solide pour permettre la différenciation des mégacaryocytes. Les modèles existants donnaient déjà de bons résultats, mais ils ont un défaut : ils ne sont pas assez souples pour reproduire fidèlement les propriétés des tissus de la moelle osseuse.

Ce n’est pas un détail. Lorsque la structure n’est pas correctement reproduite, les cellules subissent un stress et sont endommagées, ce qui modifie leur ADN. Cela fausse l’effet des médicaments testés et rend plus difficile l’identification des traitements efficaces.

⇑Pourquoi justement la soie

Les chercheurs ont misé sur une fibre naturelle extraite des cocons de vers à soie domestiques. Pour cet usage, la soie présente plusieurs atouts :

• elle est souple,
• elle est extrêmement résistante,
• elle constitue un vecteur performant pour l’administration de médicaments,
• elle donne un matériau à la fois souple et durable, donc plus proche du tissu réel de la moelle osseuse.

Le résultat ? Les cellules s’y sentent comme chez elles. Alessandra Balduini explique : « Puisque nous reproduisons la moelle osseuse, les cellules se trouvent dans un état proche des conditions physiologiques. Elles subissent donc moins de dommages à l’ADN, moins de stress et moins d’inflammation. Nous pouvons ainsi étudier l’effet d’un médicament dans un système proche des conditions réelles ».

⇑Du département à la start-up

L’un des principaux résultats du projet est la création de la start-up Silk4B. L’entreprise commercialise les modèles 3D avancés de moelle osseuse développés par l’équipe ainsi que d’autres produits à base de soie. Ils sont achetés par des chercheurs, des laboratoires pharmaceutiques et des universitaires du monde entier.

« Nous permettons aux chercheurs d’utiliser pour leurs expériences des modèles de moelle osseuse sur lesquels ils peuvent réellement compter », souligne la coordinatrice.

⇑Une encre qui change de couleur

L’équipe n’entend pas s’arrêter là. La bio-encre peut désormais changer de couleur, ce qui facilite la détection des modifications du système. En parallèle, les travaux se poursuivent sur une plateforme de moelle osseuse à base de soie destinée à produire des plaquettes à grande échelle pour les transfusions.

Les scientifiques étudient aussi d’autres applications de leurs modèles, par exemple la culture de cellules provenant de patients et l’observation de leur réponse aux médicaments. Ils espèrent que le système sera un jour utilisé dans des applications cliniques, même si cela ne se fera pas avant plusieurs années.

⇑Qu’est-ce que cela apporte à un étudiant ?

Cette histoire montre bien à quel point différentes disciplines se côtoient aujourd’hui. On y trouve de la biologie cellulaire, du travail sur les matériaux, de l’impression 3D, de la recherche sur les médicaments et, au bout du compte, de l’entrepreneuriat. Une idée née dans un département universitaire est devenue une entreprise dont les produits arrivent dans des laboratoires du monde entier.

Si vous étudiez la biotechnologie, la médecine, la pharmacie ou le génie biomédical, il vaut la peine de retenir une chose : un bon modèle de recherche peut être aussi important que le médicament lui-même. Sans lui, il est difficile de vérifier honnêtement si une thérapie fonctionne.

⇑Résumé

Le projet SILKink de l’université de Pavie a créé une bio-encre de soie permettant d’imprimer des modèles 3D de moelle osseuse. Ils sont souples et résistants, imitent donc mieux le tissu réel et stressent moins les cellules. Ils servent à étudier les maladies osseuses, à tester des médicaments et à produire des plaquettes, et la start-up Silk4B les commercialise. Il faudra toutefois attendre encore plusieurs années pour les applications cliniques.

⇑Cinq questions : la moelle osseuse en soie n’a-t-elle plus de secrets pour vous ? (test)