Les chercheurs affirment qu’un cerveau imprimé 3D facilite la recherche de traitements contre le cancer

09/09/15 - BOSTON, MA. - Guohao Dai, associate professor in the Department of Bioengineering poses for a portrait in West Village H at Northeastern University on Sept. 9, 2016. In his research, he's pioneered the development of 3-D bioprinting technology to create tissue cultures for use in human disease modeling and drug discovery. Photo by: Matthew Modoono/Northeastern University

Ce n’est pas la première fois que des chercheurs tentent de démontrer l’efficacité de l’impression 3D dans les maladies du cerveau. Le MIT et Harvard ont déjà montré comment il était possible d’imprimer en 3D le cerveau humain, dans le cadre d’une recherche.

Aujourd’hui, des chercheurs du College of Engineering at Northeastern explorent l’utilisation de l’impression 3D dans le traitement du glioblastome, une maladie connue comme la forme la plus mortelle de tumeur cérébrale. L’ensemble de la recherche est publié dans Science Advances, et vise à donner aux professionnels de la médecine une meilleure compréhension de la tumeur et à explorer de nouvelles solutions pour le développement de nouveaux médicaments pour la combattre. Jenny Zou, neurochirurgienne, et Roland Friedel, neuroscientifique, de la faculté de médecine du Mont Sinaï ont contribué à cette recherche.  

La clé de cette recherche est l’étude d’un cerveau vivant, car il est possible d’observer directement comment les cellules tumorales se développent et réagissent au traitement. Le seul bémol est que ce type de recherche sur l’homme n’est pas autorisé.

Pour pouvoir étudier plus directement le glioblastome, Guohao Dai, professeur associé de bio-ingénierie à Northeastern, s’appuie sur les capacités de son laboratoire spécialisé dans l’impression 3D de tissus vivants. Ils ont développé un modèle 3D qui sert de tissu cérébral pour l’infiltration des cellules tumorales.

« Nous utilisons les cellules des vaisseaux sanguins du cerveau humain, et nous les connectons à tous les neurones, péricytes, astrocytes, les principaux types de cellules du cerveau humain », dit Dai. « Une substance à base d’eau connue sous le nom d’hydrogel sert de matrice pour maintenir ces cellules en place. « Ensuite, nous utilisons l’impression 3D pour les empiler en trois dimensions ».

Au milieu de la structure, qui ne fait que quelques millimètres d’épaisseur, les chercheurs placent des cellules souches de tumeurs de glioblastome. Les cellules sont dérivées de patients atteints de tumeurs cérébrales.

Pour obtenir une image précise de ce qui se passe à l’intérieur du modèle 3D sans le perturber, Xavier Intes, ingénieur biomédical à l’Institut polytechnique de Rensselaer, a utilisé un laser pour scanner l’échantillon et créer rapidement un instantané tridimensionnel de la structure cellulaire, une technique d’imagerie développée dans son laboratoire.

Cette combinaison de techniques leur a permis d’évaluer l’efficacité d’un médicament de chimiothérapie couramment utilisé, le témozolomide.

« Nous avons traité la tumeur avec le même type de médicament que celui que l’on donne à un patient lorsqu’il subit une chimiothérapie », explique M. Dai. « Nous avons suivi cette chimiothérapie pendant deux mois. Et nous avons découvert que la chimiothérapie n’était pas capable de tuer la tumeur. »

Au début, la tumeur a rétréci en réaction aux médicaments, mais elle a ensuite repoussé rapidement et de manière agressive. Le médicament n’a pas fonctionné à long terme, ce qui correspond à l’expérience des patients atteints de glioblastome.

« Cette chimiothérapie particulière n’est pas efficace pour la tumeur cérébrale », explique M. Dai. « Nous devons développer et tester d’autres médicaments de chimiothérapie. »

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