Quels sont les échafaudages d'ingénierie tissulaire?
Les échafaudages d'ingénierie tissulaire sont des structures constituées de substances artificielles ou naturelles qui agissent comme une forme sur laquelle les cellules peuvent se développer. L'échafaudage peut être inerte et ne pas interagir avec les cellules qui s'y développent, ou bien aider activement la croissance des cellules en libérant des signaux chimiques. Ces échafaudages sont utiles pour aider à reconstruire ou à remplacer les tissus humains perdus.
L'ingénierie tissulaire repose sur la création en laboratoire de nouvelles cellules et structures biologiques pour remplacer les tissus et organes perdus ou défaillants. Pour ce faire, les ingénieurs de tissus ont besoin d'une forme - ou d'un échafaudage - sur laquelle les cellules se développent, car les cellules développées en laboratoire ne forment pas de formes par elles-mêmes; au lieu de cela, ils se sont répandus sous une forme bidimensionnelle. Les échafaudages sont conçus pour encourager les cellules à s’attacher et à se développer dans une forme prédéterminée spécifique.
Les échafaudages peuvent être fabriqués à partir d'une variété de substances. Ceux-ci comprennent les plastiques, les protéines de la soie, les céramiques au phosphate de calcium et même des polymères naturels tels que le collagène. En 2010, un hôpital de recherche espagnol effectuait des expériences sur des coeurs humains prélevés sur des donneurs et dépouillés de toutes les cellules, laissant ainsi la structure de collagène derrière. L'objectif était de prélever les cellules d'un patient qui a besoin d'une transplantation cardiaque et de permettre aux cellules de se développer sur la structure du collagène, créant ainsi un nouveau cœur que le système immunitaire n'attaque pas de manière aussi étrangère.
Un échafaudage d'ingénierie tissulaire doit être poreux. Les pores permettent aux cellules de s’interconnecter et d’adhérer les unes aux autres. Idéalement, l’échafaudage devrait également libérer des produits chimiques qui aident à promouvoir la migration cellulaire, l’adhésion cellulaire et la différenciation dans des cellules spécialisées. Certains échafaudages d'ingénierie tissulaire présentent un autre avantage: ils sont biodégradables. Ils se décomposent dès lors que les cellules ont pris la forme souhaitée.
Certains échafaudages d'ingénierie tissulaire posent un problème majeur: les cellules ont besoin d'oxygène et de nutriments pour se développer. Les cellules peuvent migrer dans les pores de l'échafaud dans une certaine mesure. Cependant, une fois que les cellules commencent à pénétrer trop profondément dans les pores, elles ne reçoivent plus suffisamment de nutriments ou d'oxygène, car les couches supérieures des cellules bloquent le mouvement des nutriments et de l'oxygène dans les couches inférieures. Une innovation, appelée échafaudage solide de forme libre (SFF), résout ce problème, car elle est conçue avec des vaisseaux sanguins artificiels qui transportent ces nutriments autour de la structure et éliminent les déchets. Des échafaudages d'ingénierie tissulaire SFF ont été expérimentés en 2011 afin de perfectionner le système de vaisseaux sanguins artificiels afin de permettre la production de grands organes complexes.
Les scientifiques ont déjà fabriqué la peau en ensemençant des cellules de peau de patient sur une structure de collagène. La peau étant une structure bidimensionnelle, le problème de la diffusion de l'oxygène et des nutriments n'a pas ralenti le développement. Cette peau est utilisée dans le traitement des greffes de peau.