De la peau et des os imprimés en 3D et à l’envers pour les humains qui partent vers Mars
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.
Ces échantillons de pointe ont été préparés par des scientifiques de l’Hôpital universitaire de l’Université technique de Dresde (Allemagne) dans le cadre d’un consortium de projet dont OHB System est le maître d’œuvre, et dont fait également partie le spécialiste des sciences de la vie de Blue Horizon.
« Les cellules de peau peuvent être bio-imprimées en utilisant du plasma sanguin 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.
« Le plasma a néanmoins une consistance très fluide, ce qui le rend difficile à utiliser dans des conditions de gravité 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 osseux à base de phosphate de calcium comme matériau de support de la structure ; celui-ci est ensuite absorbé pendant la phase de croissance. »
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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 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 de route 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 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.
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« Un voyage vers Mars ou vers d’autres destinations interplanétaires impliquera de passer plusieurs années dans l’espace », commente Tommaso Ghidini, qui est à la tête de la Division Structures, mécanismes et matériels de l’ESA qui supervise ce projet.
« L’équipage fera face à de nombreux risques et il ne sera pas possible de revenir plus tôt sur Terre. Il serait impossible d’emporter suffisamment de fournitures médicales pour parer à toutes les éventualités dans l’encombrement et la masse limités d’un véhicule spatial. »
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« A la place, une capacité de bio-impression en 3D permettra à l’équipage de répondre aux urgences médicales au fur 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, ce qui causerait des dégâts secondaires qui pourraient ne pas guérir rapidement dans un environnement orbital. »
« Dans le cas d’une fracture 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. »
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. « 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. »
« 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 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 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 translationnelle pour les os, les joints et les tissus mous de l’Université technique de Dresde en Allemagne.
