L’impression 3D est une grande nouvelle: lors de son discours sur l’état de l’Union, le président Obama a appelé au lancement de pôles de fabrication centrés sur l’impression 3D, alors qu’au début de cette semaine, nous avons assisté à la naissance de l’une des applications les plus ludiques de la technologie à ce jour. 3D Doodler, qui vous permet de dessiner des objets en plastique solides en 3 dimensions.
Hier, les médecins et les ingénieurs de Cornell ont présenté une utilisation assez différente de la technologie: une oreille artificielle réaliste faite de cellules vivantes, construite à l'aide de la technologie d'impression 3D. Leur produit, décrit dans un article publié dans PLOS ONE, est conçu pour aider les enfants nés avec des malformations congénitales qui les laissent avec des oreilles externes sous-développées, telles que la microtie.
La prothèse, qui pourrait remplacer les matériaux artificiels précédemment utilisés par des textures de type polystyrène, ou l'utilisation de tissu cartilagineux prélevé sur la cage thoracique d'un patient, est le résultat d'un processus en plusieurs étapes.
Tout d'abord, les chercheurs réalisent une représentation 3D numérique de l'oreille d'un patient. Pour leur prototype, ils ont balayé des oreilles pédiatriques saines, mais théoriquement, ils pourraient peut-être un jour scanner une oreille intacte de l’autre côté de la tête du patient - si leur microtie n’a affecté que l’une de leurs oreilles - et inverser l’image numérique, permettant ainsi eux de créer une réplique exacte de l’oreille saine.
Ensuite, ils utilisent une imprimante 3D pour produire un moule en plastique solide de la forme exacte de l'oreille et le remplissent d'un gel de collagène haute densité, qu'ils décrivent comme ayant une consistance similaire à Jell-O.
Une imprimante 3D crée un moule en plastique pour l'échafaudage en collagène de l'oreille. (Image via Lindsay France / Photographie de l'Université Cornell) 
Une oreille en collagène, à ensemencer de cellules vivantes du cartilage et implantée sous la peau. (Image via Lindsay France / Photographie de l'Université Cornell) Après l’impression, les chercheurs introduisent des cellules cartilagineuses dans la matrice de collagène. Pour le prototype, ils ont utilisé des échantillons de cartilage prélevés sur des vaches, mais ils pourraient vraisemblablement utiliser des cellules de cartilage ailleurs sur le corps du patient dans la pratique.
Au cours de quelques jours dans une boîte de Pétri remplie de nutriments, les cellules cartilagineuses se reproduisent et commencent à remplacer le collagène. Ensuite, l'oreille peut être chirurgicalement attachée à un humain et recouverte de peau, où les cellules cartilagineuses continuent de remplacer le collagène.
Jusqu'à présent, l'équipe n'a implanté que les oreilles artificielles sous la peau sur le dos des rats de laboratoire. Après 3 mois attachés aux rats, les cellules cartilagineuses avaient remplacé tout le collagène et rempli toute l'oreille, et la prothèse conservait sa forme et sa taille d'origine.
Dans un communiqué de presse, le coauteur, Jason Spector, a déclaré que l’utilisation des propres cellules du patient réduirait considérablement les risques de rejet de l’implant par le corps après la chirurgie. Lawrence Bonassar, un autre co-auteur, a noté qu’en plus des anomalies congénitales, la prothèse pourrait également être utile pour ceux qui perdent leur oreille externe à la suite d’un cancer ou d’un accident. S'ils sont utilisés chez un enfant microtien, l'oreille ne se développera pas avec la tête avec le temps. Les chercheurs recommandent donc d'attendre l'implantation d'une de leurs prothèses jusqu'à ce que le patient ait 5 ou 6 ans, lorsque ses oreilles ont normalement dépassé 80 pour cent de leur taille adulte.
Le plus grand avantage de la nouvelle technologie par rapport aux méthodes existantes réside dans le fait que le processus de production est personnalisable. Ainsi, il pourrait un jour produire des oreilles remarquablement réalistes pour chaque patient sur une échelle de temps rapide. Les chercheurs ont en fait accéléré le processus depuis la conduite des expériences incluses dans l’étude, en développant la possibilité d’imprimer directement l’oreille en utilisant le collagène comme «encre» et d’empêcher la création du moule.
Il reste cependant quelques problèmes à résoudre. À l'heure actuelle, ils n'ont pas les moyens de récolter et de cultiver suffisamment du cartilage d'un patient pédiatrique pour construire une oreille. C'est pourquoi ils ont utilisé des échantillons de vaches. De plus, de futurs tests sont nécessaires pour prouver que l'implantation chirurgicale est sans danger pour l'homme. L’équipe a annoncé son intention de s’attaquer à ces problèmes et pourrait travailler sur le premier implant d’une telle oreille chez l’homme dès 2016.
