Projet AstroCardia : La Belgique se lance dans une mission visant à envoyer à l’ISS un modèle de cœur bioprimé en 3D

AstroCardia Mission Control Centre - Credit: AstroCardia

Un consortium de cinq entreprises belges se lance dans une mission visant à améliorer la santé cardiaque dans l’espace. Space Applications Services, SCK CEN, QbD Group, BIO INX et Antleron étudieront le vieillissement du cœur dans le cadre du projet AstroCardia et ambitionnent de créer un modèle de recherche approprié pour le cœur.

Pour ce faire, ils développeront un cœur artificiel miniature et le système circulatoire associé en utilisant la bio-impression 3D dans l’espace, un environnement propice à l’étude du vieillissement du cœur. Baptisé « cœur sur puce », le modèle sera envoyé dans la Station spatiale internationale (ISS) en 2025.

Traiter les maladies cardiovasculaires

Les maladies cardiovasculaires sont l’une des causes les plus fréquentes de décès dans le monde. Le risque de maladie cardiovasculaire augmente avec l’âge. Toutefois, les chercheurs ne savent pas encore très bien pourquoi. Jusqu’à présent, aucun modèle n’a pu révéler les processus biologiques sous-jacents.

« Notre cœur se modifie avec l’âge. Il devient lentement plus gros et plus rigide, les artères se calcifient et la capacité de pompage se détériore. Dans l’espace, des facteurs tels que le stress, la microgravité et les radiations accélèrent 20 fois ces processus de vieillissement. Dans l’espace, nous accélérons donc le temps. Cela nous donne l’occasion unique d’obtenir des résultats de recherche que nous ne pouvons tout simplement pas obtenir ici sur Terre. La plateforme que nous allons développer permettra d’étudier les mécanismes qui régissent le vieillissement cardiaque. Ces recherches seront entièrement automatisées et pourront être menées à distance », explique Hilde Stenuit, chercheur à Space Applications Services.

Il est pratiquement impossible d’examiner en profondeur un cœur humain vivant et tous les processus qui y sont associés. C’est pourquoi les chercheurs vont impprimer un cœur miniature sur une puce et construire un système circulatoire artificiel autour de celui-ci.

Ce « cœur sur puce » est une puce de quelques millimètres carrés sur laquelle sont imprimées des cellules musculaires cardiaques. L' »encre » est constituée de biomatériaux et de cellules souches qui peuvent se transformer en n’importe quelle cellule de l’organisme. Les cellules commencent à se diviser et à s’organiser en un modèle de cœur humain en développement, appelé organoïde cardiaque. Un système circulatoire artificiel alimente ce cœur en stimuli, en oxygène et en nutriments jusqu’à ce qu’il mûrisse et commence à battre. Les scientifiques peuvent alors effectuer des tests sur ce cœur. Le principal test aura lieu en 2025, à bord de la station spatiale internationale.

C’est à ce moment-là que les dispositifs de cœur sur puce seront lancés dans l’espace et maintenus en vie pendant au moins six semaines. Pendant cette période, ils seront surveillés en temps réel.  Une fois les dispositifs revenus sur Terre, des chercheurs de la société QbD et du centre de recherche nucléaire SCK CEN les analyseront en détail. Avec cette expérience spatiale, les partenaires espèrent étudier si l’exposition du système cardiovasculaire développé à l’environnement spatial peut servir de modèle scientifique du vieillissement du cœur.

« Le cœur miniature, qui a à peine la taille d’une graine de chia, reproduit fidèlement son homologue humain. Cette technique innovante permettrait de mieux étudier les maladies cardiovasculaires et de tester certains médicaments potentiels. Le plus grand avantage est que nous pouvons les personnaliser en utilisant des cellules souches du patient lui-même. Ainsi, nous pouvons cultiver une version miniature du cœur du patient. Cela représenterait un grand pas en avant dans la médecine personnalisée« , déclare le Dr Kevin Tabury, expert en radiobiologie au .

Bio-encre

La bio-impression 3D d’un modèle de cœur miniature dans une puce nécessite impérativement un matériel spécialisé. Il s’agit d’une imprimante 3D d’une précision micrométrique, de cellules souches vivantes et d’une « bio-encre ». Ces cellules souches qui se transforment en un mini-organe doivent pouvoir être imprimées et maintenues ensemble. Cela nécessitera l’expertise de BIO INX.

« Comparez cela à la construction d’un mur. Les cellules souches sont les briques, la bio-encre le mortier. Le bio-encre est une sorte de gel qui rend les cellules imprimables et dans lequel elles peuvent survivre pendant et après l’impression », explique Jasper Van Hoorick, CEO de BIO INX.

Enfin, la société de R&D Antleron, développera le système circulatoire artificiel.

« Avec ce projet, nous regardons au-delà de l’horizon. Nous nous préoccupons déjà aujourd’hui des problèmes auxquels la société sera confrontée demain. Un cœur sain est important non seulement pour les personnes souffrant actuellement de maladies cardiovasculaires, mais aussi pour les astronautes en bonne santé qui explorent l’espace », conclut Martijn Reniers, CIO chez QbD.

 

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