De la peau et des os imprimés en 3D et à l'envers pour les humains qui partent vers Mars
Publié par Adrien le 15/07/2019 à 08:00
Source: ESA
L'impression en 3D de tissus humains pourrait contribuer à maintenir la bonne santé des astronautes en route vers Mars. De premiers échantillons de peau et d'os ont été bio-imprimés dans le cadre d'un projet de l'ESA.


Échantillon osseux bio-imprimé

Ces échantillons de pointe ont été préparés par des scientifiques de l'Hôpital (Un hôpital est un lieu destiné à prendre en charge des personnes atteintes de pathologies et des traumatismes trop complexes pour pouvoir être...) universitaire de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...) technique de Dresde (Allemagne) dans le cadre d'un consortium de projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une...) dont OHB System est le maître d'oeuvre, et dont fait également partie le spécialiste des sciences de la vie (La vie est le nom donné :) de Blue Horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres domaines :).

"Les cellules de peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.) peuvent être bio-imprimées en utilisant du plasma sanguin (Le plasma sanguin est le composant liquide du sang, dans lequel les cellules sanguines sont en suspension. Il constitue 55 % du volume total du sang.) humain comme bio-encre riche en nutriments ; celui-ci serait facilement accessible auprès des membres d'équipage de la mission", commente Nieves Cubo de l'Université technique de Dresde.


Échantillon de peau bio-imprimé
"Le plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les...) a néanmoins une consistance très fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans...), ce qui le rend difficile à utiliser dans des conditions de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) altérée. Nous avons donc développé une recette modifiée en ajoutant de la méthylcellulose et de l'alginate pour augmenter la viscosité du substrat. Les astronautes pourraient obtenir ces ingrédients respectivement de plantes et d'algues, une solution faisable dans le cadre d'une expédition spatiale autonome."

"La production de l'échantillon d'os a impliqué d'imprimer des cellules souches humaines à partir d'une composition de bio-encre similaire, à laquelle nous avons ajouté un ciment (Le ciment (du latin caementum, signifiant moellon, pierre de construction) est une matière pulvérulente, formant avec l’eau ou avec une solution saline une pâte plastique liante, capable...) osseux à base de phosphate (Un phosphate, en chimie inorganique, est un sel d'acide phosphorique résultant de l'attaque d'une base par de l'acide phosphorique.) de calcium comme matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) de support de la structure ; celui-ci est ensuite absorbé pendant la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de croissance."

Afin de prouver que cette technique de bio-impression est transférable dans l'espace, l'impression des échantillons de peau et d'os a été faite à l'envers. Puisque l'accès prolongé à la micropesanteur (La micropesanteur, dans le domaine de l'astronautique, est l'état d'un corps tel que l'ensemble des forces d'origine gravitationnelle et inertielle auxquelles il est soumis possède...) n'est pas pratique, le défi représenté par un test "en gravité moins 1G" représentait la meilleure des options de rechange.

Ces échantillons représentent les premières étapes d'une ambitieuse feuille (La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux supérieurs. Elle est insérée sur les tiges des plantes au niveau des...) de route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.) qui vise à rendre la bio-impression 3D pratique pour l'espace. Le projet cherche à déterminer les installations embarquées qui seraient nécessaires, en termes d'équipement, de salle d'opération et d'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...) stérile, mais étudie également la capacité à créer des tissus plus complexes pour des transplants, qui pourrait à terme aboutir à l'impression d'organes internes entiers.

"Un voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et démocratisé, au cours du XXe siècle...) vers Mars ou vers d'autres destinations interplanétaires impliquera de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) plusieurs années dans l'espace", commente Tommaso Ghidini, qui est à la tête de la Division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce...) Structures, mécanismes et matériels de l'ESA qui supervise ce projet.


Gros plan d'un os en phase de croissance
"L'équipage fera face à de nombreux risques et il ne sera pas possible de revenir plus tôt sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est...). Il serait impossible d'emporter suffisamment de fournitures médicales pour parer à toutes les éventualités dans l'encombrement et la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...) limités d'un véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) spatial."

"A la place, une capacité de bio-impression en 3D permettra à l'équipage de répondre aux urgences (Dans le langage courant, les urgences sont le service d'un hôpital qui s'occupe de recevoir les malades et les blessés qui se présentent d'eux-mêmes, ou qui sont amenés...) médicales au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la Municipalité de Skive.) et à mesure qu'elles surviennent. Dans le cas de brûlures, par exemple, il serait possible de bio-imprimer de la peau neuve plutôt que de procéder à des greffes à partir d'autres parties du corps de l'astronaute (Un astronaute est le nom donné à une personne qui voyage ou ayant voyagé dans l'espace. Le terme désigne généralement un professionnel, pilote ou passager d'un véhicule spatial. Youri Gagarine est...), ce qui causerait des dégâts secondaires qui pourraient ne pas guérir rapidement dans un environnement orbital."

"Dans le cas d'une fracture (En traumatologie, le terme de fracture désigne par définition une solution de continuité osseuse ("rupture" des os).) osseuse, rendue plus probable par l'apesanteur de l'espace associée à la gravité partielle de Mars, équivalente à 0,38 fois celle de la Terre, un os de remplacement pourrait être inséré dans la zone blessée. Dans tous les cas, le matériau bio-imprimé serait issu des astronautes eux-mêmes, ce qui élimine le risque de rejet du transplant."


Os en phase de croissance
Alors que la bio-impression 3D progresse régulièrement sur Terre, Tommaso explique que ce projet est le premier à l'adopter en dehors de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...). "Nous observons un schéma typique lorsque des technologies terrestres prometteuses sont exploitées dans l'espace pour la première fois, des caméras au microprocesseurs. Il faut en faire plus avec moins afin que les choses fonctionnent dans ce défi que représente l'environnement spatial, et cela nécessite d'optimiser et de miniaturiser divers éléments de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :)."

"De même, nous espérons que le travail de bio-impression que nous faisons contribuera également à accélérer ses progrès sur Terre, et à hâter la généralisation (La généralisation est un procédé qui consiste à abstraire un ensemble de concepts ou d'objets en négligeant les détails de façon à ce qu'ils puissent être considérés...) de sa mise à disposition afin que le public en profite encore plus tôt."

Le projet d'Impression en 3D de tissus vivants pour l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) spatiale est soutenu dans le cadre de l'Elément de découverte et de préparation des Activités de base de l'ESA. Il est mené par OHB System en Allemagne, en collaboration avec le Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) translationnelle pour les os, les joints et les tissus mous de l'Université technique de Dresde en Allemagne.


La bio-impression 3D dans l'espace
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