La bio imprimante est composée de deux bacs, l`un contient des

PARTIE 1 :
La bio imprimante est composée de deux bacs, l’un contient des cellules souches et l’autre du gel,
ces deux liquides formeront alors une encre biologique. On peut ainsi imprimer une fine pate
contenant des cellules. Après quelques cycles cellulaires, les cellules qui se sont multipliées, se
rejoignent pour former un morceau de tissu.
On pratique cette manipulation dans un endroit stérile.
La bio imprimante fonctionne comme une imprimante basique, grâce à de l’encre, celle-ci est
extraite de cellules souches prélevées sur des tissus adipeux ou de la moelle osseuse du sujet en
question. On les laisses se reproduire car il en faut des millions pour créer seulement un
millimètre de tissu. Grâce à un bras mécanique mobile dans l’espace, on dépose le mélange sous
forme de gouttelettes.
Les cellules sont assemblées en différentes couches, elles vont ensuite grandir et interagir de
manière à former un tissu musculaire fonctionnel, vivant, et semblable à celui du corps humain.
L’impression se limite pour l’instant aux muscles cardiaques, poumons et vaisseaux sanguins.
Les cartouches d’encre sont alors remplies de cellules humaines, et les bio-matériaux tels que le
collagène font office de papier. « La différence entre le plastique et les cellules imprimées en
3D est que ces dernières évoluent », rappelle Fabien Guillemot, chercheur en bio-ingénierie à
l’Institut de la santé et de la recherche médicale (Inserm) de Bordeaux. Le processus est
complexe : les cellules, une fois imprimées, vont en effet migrer et communiquer, contrairement à
la matière inerte qui, elle, se dégradera avec le temps. « Nous devrions parler d’impression
4D puisque la dimension temporelle post-impression est critique, » ajoute-t-il.
(Montré une observation d’un tissus imprimé et d’un tissus d’origine)
A) Robot hand
Robothand est une prothèse mécanique de la main, imprimé grâce à une imprimante 3D.
Elle a était crée par Richard Van As, suite à un accident après lequel il a perdu deux doigts. C’est donc
en 2011 qu’il se lance dans ce projet. Il rentre en collaboration avec Ivan Owen pour la conception de
la prothèse. Grâce au don d’une imprimante 3d par MakerBot entreprise, ils ont pu se lancer dans la
création d’un prototype. Le but premiers du projet était de réaliser une prothèse fonctionnelle et à
moindre coût. L’imprimante joue un rôle majeur dans la production peu couteuse, puisque
l’impression des pièces (quel pièce de la prothèse sont imprimé en 3d ? + photos !)Coûte seulement
2.50 $. En ajoutant le prix des pièces extérieur, ils obtiennent une prothèse qui vaut environ 150$,
contre 10000$ pour une prothèse basique ( photo robothand + prot classique : marquer les
différences) Le pari est donc réussi ! Suite à ce succès, M.Van As via internet entre en contact avec
des parents d’enfants atteint du syndrome des brides amniotiques, afin de tester à une plus grande
échelle les biens fait de la prothèse. Cette prothèse possède plusieurs avantages : tout d’abord cette
technique permet d’effectuer des retouches selon les besoins afin de s’adapter à la croissance de
l’enfant. L’imprimante 3D permet d’affiner rapidement la conception en fonction des besoins de
chaque individu. De plus le projet étant en cours de développement est en constante amélioration.
Un des objectifs principales de ce projet est de rendre facile l’accès aux prothèses et pour un
maximum de personnes. Pour cela, le fichier est en Open Source (libre service) sur le site Thingiverse.

C'est-à-dire que toute personne ayants accès à une imprimante 3d et ayant besoin d’une prothèse
peut l’imprimer à sa guise. Cette prothèse amène à la médecine que du positif : elle est moins
couteuse ce qui permet aux patients de l’acquérir plus facilement et de retrouver une vie normal ou
presque.
(Faire demo ou inculre dans doc la page de thingiverse : http://www.thingiverse.com/thing:305160)
B) Oreille
L’oreille imprimé en 3D dit bionique, est appelé ainsi car, une fois fonctionnelle, elle permet
d’entendre des ultras sons qu’une oreille humaine n’entend pas.
Le principal problème rencontré lors de la création de cette oreille, est celui de l’introduction
de cellules synthétiques permettant de se développer et former différents tissus.
Il faut savoir que tous les organes de notre corps sont formés à partir de différents tissus,
ceux-ci n’ont pas tous la même composition en fonction de leur rôle dans l’organisme.
(besoin d’être étirable, résistant, lisse, rugueux etc..)
C’est Martin Evans, Matthew Kaufman et Gail Martin qui sont à l’origine cette cellule, on
l’appelle cellule souche embryonnaire.
C’est à partir de cette découverte que les chercheurs ont réussis à créer des tissus humains
transplantables sur des patients pour des greffes de peau suite à des brûlures par exemple.
L’imprimante 3d est composée de deux bacs, un recueillant des cellules souches et un autre
du gel, celui-ci est fait de lipides et de mélanges aqueux. Le mélange des deux milieux forme
une encre spécifique à la bio impression.
Pour en revenir à l’oreille que l’on cherche à créer, on commence par scanner l’oreille d’un
patient pour récupérer les images en 3D sur un ordinateur.
Un cartilage est imprimé à base d’une protéine se présentant sous forme de fibres résistants, le
collagène.
Ensuite, comme sur une imprimante classique, on lance l’impression grâce au programme créer
précédemment sur informatique.
La seconde partie de l’impression intervient, celle de la création du tissus.
L’encre est déposée goute à goutes à l’aide d’une très fine aiguille sur le cartilage. Les cellules sont
laissées en cultures et au bout de 48 heures, elles commencent déjà à se multiplier finissant enfin par
se rejoindre et former un seul et même tissus.
On greffe l’oreille une fois terminé, ainsi, le patient obtient une oreille fonctionnelle et esthétique.

C) Vaisseaux sanguins
A l’heure d’aujourd’hui, les chercheurs arrivent déjà à créé des vaisseaux sanguins qui
peuvent recouvrir qu’une très petite surface de tissu, sachant qu’ils nécessitent des millions
de cellules souches à prélevés pour leurs création.
Une nouvelle méthode de création des vaisseaux sanguins a donc était développée à partir de sucre
par des chercheurs de l’université de Pennsylvanie et du MIT. Pour cela, ils ont commencé par
imprimer en 3D un réseau de filaments de sucres (représentant alors le réseau vénal souhaité). Le
sucre est ensuite enrobé d’une substance moléculaire synthétisé à partir du mais et d’un gel à base
de tissus cellulaire. Suite à cette étape, il faut attendre la solidification de la préparation. Afin de
dissoudre le sucre à l’intérieur de l’enrobage et laisser place à un fin tuyau (alias future veine), les
chercheurs rincent la préparation à l’eau. L’enrobage de tissus cellulaire est donc vide et peut donc
accueillir le sang.
Cette méthode est peut être une alternative à l’impression complète en 3d de vaisseaux sanguins,
pour permettre de recouvrir une plus grande surface. Puisque le principal problème actuel à la
création d’organe est la difficulté à produire des vaisseaux sanguins sur une surface suffisamment
grande.
Pour l’instant, les chercheurs se limitent donc à la création de vaisseaux sanguins qui permettraient
la création et l’irrigation de tissus plus grands voir des réseaux sanguins puis des organes
II –
A) La création d’organes vitaux
Cela va bientôt faire environ 10 ans que les chercheurs du monde entier tentent de
développer l’impression du vivant. En France une seule équipe travaille sur le sujet, c’est
celle de Fabien Guillemot (Bordeaux). Plusieurs prouesses ont déjà étaient réalisées
récemment, comme énoncés dans la partie précédente. Ces différents succès sont
encourageant et rapproche les chercheurs peut à peut de leur objectif principale. Ce dernier
est de réussir à imprimer des tissus cellulaires implantables sur le corps humain, pour un
jour imprimer un organe complet.
Mais la réalisation de cet exploit demande une vascularisation importante. Car c’est le
passage du sang dans les cellules qui permet leur oxygénation (nutriments+oxygène) et
l’évacuation des toxines du métabolisme .
C’est en février que des chercheurs de Harvard ont imprimé des vaisseaux sanguins
appartenant à différents types de cellules. Pour y parvenir, ils ont mit au point des bio-encres
spécifiques. Celui ci forment un gel synthétique qui mélangé aux cellules permet aux tissus
imprimés, de garder la forme cylindrique donné par l’aiguille de l’imprimante. Cette
impression de fragment tissulaire est utile pour réparer les organes endommagés mais
surtout pout la production de prototypes d’organes en laboratoire.

L’impression biologique en 3d fournis de grands espoirs en médecine, car les cellules qui
composent l’encre étant directement prélevés sur le patient, le risque de rejet sera nul.
De plus cette méthode d’impression pourrait devenir une alternative au don d’organe.
Une alternative au don d’organes
« La bio-impression pourrait pallier au manque de greffons disponibles », veut croire M. Guillemot. En
2012, en France, 17 627 personnes étaient en attente de greffe. Une révolution donc, permise
par les avancées récentes en médecine régénérative. En travaillant à partir des cellules de
l’organe et du patient, les scientifiques pourront de surcroît éviter les problèmes de rejet de
greffe, qui se posaient également avec l’utilisation de cellules souches.
Aujourd’hui, plus de 80 équipes de recherche à travers le monde tentent de relever ce défi. La
firme californienne Organovo, créée en 2007 par des chercheurs du MIT (Institut de technologie
du Massachussetts), est l’une des pionnières. En 2010, la bio-imprimante 3D qu’ils ont mise au
point faisait partie des 50 meilleures innovations du classement de Time Magazine. En avril 2013,
les chercheurs de la start-up ont réussi à imprimer le premier tissu organique fonctionnel : un
morceau de foie d’une dimension de 4 mm sur 0,5 mm. Mais ce modèle, si innovant soit-il, ne
peut toujours pas faire l’objet d’une greffe en l’état « L’impression d’organe est excessivement
complexe et il nous faudra encore 30 ou 40 ans avant d’y arriver, tempère David Kolesky, chercheur
en bio-impression au Wyss Institute d’Harvard. Des étapes intermédiaires doivent nécessairement être
franchies. »
Peaufineant sa technique d’impression en 3D, l’équipe de David Kolesky, encadrée par
l’ingénieure biologiste Jennifer Lewis, reproduit quotidiennement divers éléments microscopiques
comme des batteries, des capteurs et des tissus humains. Dans un coin de leur laboratoire, entre
les ordinateurs et les étagères débordantes de composants, une machine passerait presque
inaperçue, posée sur son socle en granit. « Les têtes d’impression, par un système de coussins d’air,
se déplacent de manière tridimensionnelle avec une précision nanométrique », décrit Kolesky, qui
mène la visite ce jour-là.
d’Organovo impriment également des modèles malades de tissus hépatiques ou rénaux, « afin de
mieux comprendre la maladie et sa progression », poursuit Michael Renard.
Homme imprimé, homme augmenté
« La bio-impression peut améliorer le confort et la qualité des soins face au vieillissement et à certaines
pathologies, espère Fabien Guillemot. En revanche, si la finalité est d’augmenter les performances des
tissus naturels, cela pose de vraies questions éthiques. » Le courant transhumaniste, défenseur de
cette théorie, prône l’utilisation de la technologie à des fins d’amélioration du corps. Un moyen de
créer un être humain “augmenté”.
Dans cette lignée, des travaux de recherche portent sur l’impression d’organes qui mêlent
cellules humaines et composants nano-électroniques. En 2013, Michael McAlpine à Princeton
(États-Unis) est parvenu à imprimer une oreille bionique, capable de détecter un champ de
fréquences un million de fois plus élevé qu’une oreille normale. Des organes imprimés aux
organes augmentés qui décuplent les sens conventionnels, il n’y a qu’un pas que d’aucuns ont
déjà franchi vers l’homme-cyborg.

Quel est l’objectif de l’impression 3D du vivant ?
« La fabrication de tissus humains a de nombreuses applications cliniques, notamment dans le
domaine des greffes. L’idée, à terme, est de créer des tissus à partir des propres cellules du patient
pour le soigner. Les pistes les plus prometteuses concernent les greffes de peau, de cornée ou de
cartilage. Des essais cliniques ont été lancés au Japon pour la fabrication de cartilage pour lutter
contre l’arthrose. »
Est-il envisageable de « fabriquer » un organe entier comme un rein ou un foie ?
« Cela me semble naïf. Nous sommes encore très loin de la possibilité de fabriquer un cœur, un foie
ou un rein. Ces organes sont trop complexes pour être créés de toutes pièces, notamment avec les
technologies disponibles. Par ailleurs, chacune de ces structures occupe plusieurs fonctions dans le
corps humain. Serions-nous capables de reproduire un organe les remplissant toutes ? On ne sait pas
encore comment se forment ces organes tout au long de leur développement. »
Quelle éthique encadre la reproduction du vivant ?
« La loi de bioéthique ne prévoit rien de spécifique à la bio impression. Par contre, nos recherches
s’inscrivent dans le cadre de la réglementation entourant les recherches sur les cellules souches.
Par exemple, au laboratoire, nous n’avons pas le droit de travailler avec des cellules souches
embryonnaires.
Ensuite, pour les applications cliniques, c’est l’Établissement français du sang qui réalise les
thérapies cellulaires. À l’avenir, d’autres problèmes éthiques se poseront peut-être avec
l’amélioration des propriétés techniques. Mais nous en sommes encore loin. »
Une peau neuve sur mesure
Les scientifiques du Wake Forest Institute For Regenerative Medecine ont créé une bio-imprimante,
qui scanne et cartographie la blessure du patient.
Cette impression de peau consiste tout d’abord, à scanner la blessure du patient pour entrer un
programme d’impression dans l’imprimante. Une « cartouche » de l’imprimante envoie une enzyme et
une autre projette simultanément un mélange de cellules, de collagène et protéines de plasma
sanguin. Quand tous ces éléments sont mélangés, le sang coagule immédiatement. Une couche de
fibroblastes est déposée. Celle-ci est composée de cellules qui maintiennent et assouplissent les
tissus ainsi que d’autres cellules dermiques.
Le WFIFRM espère « imprimer » directement de la peau sur la blessure, sans avoir à en prélever sur
d’autres parties du corps. C'est-à-dire que l’on disposerait l’imprimante au dessus de la blessure, puis
on lancerait le système d’impression et la cicatrisation serait automatique. Cela permettrait au patient
de subir une hospitalisation beaucoup moins longue (grâce à la cicatrisation accélérée). À terme, les
chercheurs veulent construire une imprimante portable qui soignerait les soldats en mission.
Reste encore à créer des vaisseaux sanguins indispensables pour faire vivre les tissues.