Une peau artificielle pour une reconstruction, une greffe de peau ou la cicatrisation, après une brûlure ou une lésion, devrait, dans l’idéal, disposer de 2 caractéristiques essentielles, la sueur et les poils. Cette nouvelle peau imprimée en 3D, présentée par une équipe de bioingénieurs de la Penn State permet une fermeture accélérée des plaies et contient des précurseurs de follicules pileux. Ces avancées en bio-ingénierie documentées dans la revue Bioactive Materials, ont également des implications pour une chirurgie reconstructive plus naturelle.
Les tissus adipeux sont la clé de l’impression 3D de couches de peau vivante et sont également importants pour la présence des follicules pileux, expliquent ces chercheurs de la Penn, qui exploitent justement les cellules adipeuses -et les structures de soutien provenant de tissus humains- pour reconstruire après une blessure. Cette étude préclinique menée donc sur des animaux modèles, apporte de premières preuves d’efficacité de cette nouvelle peau en 3D à refermer les plaies et accélérer la cicatrisation. Avec des implications pour la chirurgie reconstructive et esthétique du visage ou pour la greffe de cheveux chez les humains.
L’un des auteurs principaux, le Dr Ibrahim T. Ozbolat, professeur d’ingénierie et de mécanique, d’ingénierie biomédicale et de neurochirurgie à la Penn State relève que « la chirurgie reconstructive est généralement imparfaite, car elle entraîne des cicatrices ou une perte de cheveux permanente ». Cependant, la nouvelle peau bio-imprimée sur toute l’épaisseur comprend
un potentiel de repousse des cheveux
-ici des poils chez la souris. C’est donc un pas de plus vers une reconstruction du visage plus naturelle et plus esthétique chez l’Homme.
L’étude marque la première réalisation d’un système peropératoire, complet et vivant de plusieurs couches de peau, dont la couche la plus profonde de l’hypoderme. Cette caractéristique « peropératoire » fait référence à la capacité d’imprimer le tissu pendant l’intervention chirurgicale, ce qui signifie que l’approche peut être utilisée pour réparer la peau endommagée de manière plus immédiate et mieux adaptée à la plaie à refermer. La couche supérieure – l’épiderme qui sert de peau visible – se forme de manière autonome avec le soutien de la couche intermédiaire et ne nécessite donc pas d’impression. L’hypoderme, constitué de tissu conjonctif et de graisse, assure la structure et le soutien au-dessus du crâne. L’hypoderme est donc directement impliqué dans le processus de division et spécialisation des cellules souches. Ce processus, essentiel à plusieurs processus vitaux, notamment la cicatrisation des plaies,
est également observé dans le cycle des follicules pileux, notamment en facilitant la croissance des cheveux.
L’équipe utilise ainsi :
- du tissu adipeux humain, ou graisse, obtenu auprès de patients subissant une intervention chirurgicale, en extraient la matrice extracellulaire – le réseau de molécules et de protéines qui assure la structure et la stabilité du tissu – pour fabriquer un des composants essentiels de cette nouvelle peau artificielle;
- des cellules souches, qui ont le potentiel de se spécialiser en plusieurs types de cellules différents si elles disposent d’un environnement approprié;
- un 3è composant, une solution coagulante qui aide les 2 autres composants à se lier correctement au site de la plaie.
Chaque composant est ensuite chargé dans l’1 des 3 compartiments de la bio-imprimante.
L’impression se fait directement sur le site de la plaie dans le but de reconstruire l’hypoderme. Finalement, ce procédé facilite la cicatrisation des plaies, la génération de follicules pileux, la régulation de la température et bien plus encore…
Première preuve de concept : une série d’études précliniques, menée chez la souris modèle de plaie, confirme l’efficacité du procédé. Dans ces expériences, les cellules adipeuses modifient spontanément la matrice extracellulaire pour mieux soutenir la croissance du derme avec les follicules pileux, et « selon une densité, une direction et une croissance parfaitement contrôlées ».
Avec cette peau artificielle réparatrice, la capacité de repousse des poils ou des cheveux sur les sites traumatisés blessés qui permet de limiter le recours à la chirurgie réparatrice ou esthétique. Le matériau pourrait donc être utilisé en dermatologie, pour les greffes de cheveux et en chirurgie plastique ou reconstructive.
Source: Bioactive Materials 1 March, 2024 DOI: 10.1016/j.bioactmat.2023.10.034 Intraoperative bioprinting of human adipose-derived stem cells and extra-cellular matrix induces hair follicle-like downgrowths and adipose tissue formation during full-thickness craniomaxillofacial skin reconstruction
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