Implants depuis le haut-parleur

Exposer des cellules à des ondes acoustiques a pour effet de les faire s’ordonner selon des motifs géométriques en l’espace de quelques secondes. Ce qui à première vue ressemble plus à un projet artistique pourrait bien devenir un «game changer» dans le domaine de la médecine reconstructive.

Image: MimiX

Des vagues qui se brisent sur la grève et qui donnent des formes fantastiques au sable; le vent qui modifie le paysage mais qui insuffle également vie aux herbes, aux feuilles et à l’eau; et les gouttes de pluie, qui en tombant sur l’eau se répandent en cercles concentriques. Ce sont des phénomènes naturels de ce type qui ont servi d’inspiration à Tiziano Serra, Focus Area Leader au AO Research Institute à Davos et co-fondateur de la société MimiX Biotherapeutics. Spécialiste en science des matériaux et musicien amateur passionné, il a laissé libre cours à sa curiosité et découvert ce qui se passe lorsque des ondes acoustiques croisent le chemin de cellules.

Jouer avec les ondes

En novembre 2016, Tiziano Serra plaçait une boîte de Petri contenant des cellules sur un haut-parleur. Le résultat dépassa toutes ses espérances. «En l’espace de quelques secondes, les cellules se regroupèrent en formes géométriques», explique-t-il. Des expériences supplémentaires lui permirent d’établir que le type de forme dépendait de la fréquence des ondes: les cellules exposées aux ondes forment des cercles concentriques ou des structures analogues à une toupie de poche à quatre branches (handspinner). Structurer des tissus par le son – l’idée a été encouragée par l’AO Foundation à Davos et par une bourse du Fonds national suisse avant de conduire, en 2019, à la création de la société MimiX Biotherapeutics en vue d’appliquer cette technologie au domaine clinique.

Et si aujourd’hui, les cellules ne sont plus exposées aux ondes acoustiques sur des haut-parleurs, le principe reste le même. Placées dans un hydrogel, un réseau gonflé d’eau, elles sont soumises à des ondes acoustiques pendant quelques secondes, puis fixées dès que la géométrie désirée s’est formée. L’implant ainsi obtenu est un fragment de tissus tridimensionnel créé artificiellement et pour lequel la production à plus grande échelle causera vraisemblablement peu de problèmes. Des études précliniques sur des souris montrent que les implants servent de cellule germinale à des structures physiologiques en organisant les tissus malades ou lésés à proximité immédiate et en formant des structures de type vasculaire essentielles à la guérison. De plus, les implants sont bien tolérés par le corps puisqu’ils sont réalisés à partir des cellules du ou de la patient·e. Cela les prédestine à de nombreuses applications dans la médecine reconstructive et ils pourraient changer la donne en ce qui concerne la régénération osseuse ou cutanée ainsi que dans le développement d’organes artificiels miniatures.

Des applications bien au-delà de la médecine

Afin d’intégrer différents types de cellules et d’augmenter la complexité des implants, il est possible d’en superposer plusieurs. Cela ne correspond pas à l’impression 3D telle qu’on l’entend habituellement, mais entraîne un ordonnancement spatial de cellules. Il s’agit d’un procédé rapide et bien supporté par les cellules, qui crée des structures quasi physiologiques et qui est simple techniquement. D’une telle simplicité que son utilisation est même envisagée pour avoir lieu directement dans les salles d’opération des hôpitaux – la fabrication au pied du lit, en quelque sorte. Les leviers d’application ne se limitent pas à la médecine. Tiziano Serra voit un potentiel pour cette technologie dans la fabrication de viande de laboratoire. Aujourd’hui, des cellules musculaires animales sont cultivées en cuve et forment, grâce à un support, une masse carnée importante. Mais cette technique ne permet pas de reproduire à l’identique la structure fibreuse d’un steak. Pour cela, il faudrait que les cellules musculaires soient capables de constituer des brins dans toutes les directions. C’est précisément là le point fort de l’organisation tissulaire par induction acoustique.

Tiziano Serra n’est pas à court d’idées visionnaires. Dans son laboratoire de Davos, il explique: «Je rêve de combiner ces implants brevetés à l’intelligence artificielle et à l’impression 3D conventionnelle. Et c’est le meilleur de chacune de ces trois technologies qui doit y contribuer.» Imiter la nature pour orchestrer la vie.

Vous trouverez des informations complètes et plus détaillées sur le sujet dans l'article Bio-impression 3D

Autres showcases

 
Germes virtuels pour l’hygiène des mains

Germes virtuels pour l’hygiène des mains

Showcase Le monde numérique
 
Démontage de batteries à l'aide de la robotique assistée par IA

Démontage de batteries à l'aide de la robotique assistée par IA

Showcase Énergie et environnement
 
Un coach en médication contre trop de cuisiniers

Un coach en médication contre trop de cuisiniers

Showcase Le monde numérique
 
Garder un œil sur son travail avec les lunettes de RA d’Almer Arc

Garder un œil sur son travail avec les lunettes de RA d’Almer Arc

Showcase Le monde numérique
 
Des matériaux innovants pour des batteries nouvelle génération

Des matériaux innovants pour des batteries nouvelle génération

Showcase Énergie et environnement
 
Longévité des batteries pour l’électromobilité

Longévité des batteries pour l’électromobilité

Showcase Énergie et environnement
 
Energy Twin modélise la consommation d’énergie des entreprises

Energy Twin modélise la consommation d’énergie des entreprises

Showcase Le monde numérique
 
Aide au parking pour la respiration artificielle

Aide au parking pour la respiration artificielle

Showcase Le monde numérique
 
Drones de plongée pour zones peu profondes ou dangereuses

Drones de plongée pour zones peu profondes ou dangereuses

Showcase Le monde numérique
 
Chausser avec passion

Chausser avec passion

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Moins de gaspillage alimentaire grâce à la reconnaissance automatique d’images

Moins de gaspillage alimentaire grâce à la reconnaissance automatique d’images

Showcase Le monde numérique
 
Les voitures électriques pour stocker l’énergie

Les voitures électriques pour stocker l’énergie

Showcase Énergie et environnement
 
Recycler des batteries au bain-marie

Recycler des batteries au bain-marie

Showcase Énergie et environnement
 
Quand les batteries s’envolent

Quand les batteries s’envolent

Showcase Énergie et environnement
 
Maintenance conditionnelle – des événements prévus et imprévus

Maintenance conditionnelle – des événements prévus et imprévus

Showcase Le monde numérique
 
Protection antisismique en quatre dimensions

Protection antisismique en quatre dimensions

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Semelles orthopédiques par impression 3D

Semelles orthopédiques par impression 3D

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Diminution du poids comme vecteur de durabilité

Diminution du poids comme vecteur de durabilité

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Implants depuis le haut-parleur

Implants depuis le haut-parleur

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Du chocolat sorti tout droit de l’imprimante

Du chocolat sorti tout droit de l’imprimante

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Partenariat volant

Partenariat volant

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Gestion de la qualité dans la fabrication additive

Gestion de la qualité dans la fabrication additive

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
La traduction automatique pour la Suisse

La traduction automatique pour la Suisse

Showcase Le monde numérique
 
Nouveaux procédés dans la fabrication additive

Nouveaux procédés dans la fabrication additive

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Impression 3D de matériaux composites et de multi-matériaux

Impression 3D de matériaux composites et de multi-matériaux

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Impression 3D de denrées alimentaires

Impression 3D de denrées alimentaires

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Impression 3D d’éléments de construction en béton

Impression 3D d’éléments de construction en béton

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Bio-impression 3D

Bio-impression 3D

Showcase Procédés de fabrication et matériaux
 
Impression 4D

Impression 4D

Showcase Procédés de fabrication et matériaux