ENGINEERINGNET.BE - L’accent est mis sur le développement de reins bio-imprimés en 3D. Nous avons rencontré le PDG Vidmantas Šakalys qui était à Bruxelles pour présenter l'entreprise et ses ambitions lors de l'événement Research & Innovation Transforming European Healthcare. « Nous espérons y trouver les bons partenaires. »
«En collaborant avec des chercheurs et des institutions médicales de premier plan, nous visons à placer notre technologie de pointe à l'avant-garde de l'industrie de la bio-impression et à avoir un impact significatif sur les soins apportés aux patients. » L’impression d’organes vivants personnalisés promet une révolution dans le traitement des maladies rénales et des affections associées. Le problème que Vital3D veut résoudre est, entre autres, la ‘lenteur’ de la bio-impression 3D.
Le but est d'accélérer considérablement le processus d’impression grâce aux lasers femtoseconde. L'entreprise désigne sa technologie FemtoBrush. Au lieu de construire un rein ‘point par point’, l'entreprise espère travailler beaucoup plus rapidement en utilisant ce qu'on appelle un Spatial Light Modulator, qui ajuste dynamiquement la forme du faisceau laser pendant l'impression. À terme, cette approche hybride pourrait imprimer un rein en 24 heures au lieu de 14 jours …
Des maillons dans la chaîne
Vital3D a été fondée à Vilnius en novembre 2021. « Nous travaillions déjà quelques mois plus tôt sur le sujet », explique Šakalys. Il a collecté 2 millions d'euros provenant de partenaires privés en capital-risque qui souhaitent avoir un impact à plus long terme. « Notre objectif est ambitieux. Il faudra probablement quinze à vingt ans avant de pouvoir imprimer un rein fonctionnel. Mais une fois que nous aurons réalisé la percée technologique, nous pourrons nous développer globalement. À terme, nous souhaitons vendre des services en relation avec la technologie et l’impression des organes transplantés. »
Comment se l'imagine-t-il ? Le patient se présente à l'hôpital pour un examen rénal ; il est soumis aux tests et aux examens nécessaires pour éventuellement recevoir sa greffe un mois plus tard. Entre-temps, le rein spécifique du patient a été imprimé avec ses propres cellules souches et le nouveau rein a eu la possibilité de se développer dans un incubateur pendant quelques semaines. « Être capable d’imprimer un rein ne représente qu’une petite partie d'un tout. Pour ce faire, nous devons comprendre les reins, connaître la matière et être capables de la traiter », explique Šakalys. Cela requiert une équipe multidisciplinaire.
Mais aussi des partenariats ; il les recherchent actuellement, entre autres, dans des projets subventionnés par l'UE. « Nous nous entretenons avec les Pays-Bas au sujet de la recherche sur les reins. Nous trouvons de nombreux partenaires fournisseurs de matière en Allemagne. Comme par exemple des polymères pour la bio-impression. Nous avons déjà essayé différentes matières, mais elles sont encore 'trop lentes'.
Nous nous tournons également vers l'Allemagne pour les cellules vivantes qui doivent vivre et se développer dans la matière. Comme par exemple le Fraunhofer à l’Université de Würzburg … Nous trouvons la technologie laser plus près de chez nous. » La Lituanie a un long historique dans le domaine des lasers.
« Six ans après l'invention du premier laser, l'Université de Vilnius en faisait déjà usage en 1966. Après l’indépendance en 1990, nous avions des problèmes pécuniers à l’université. Les chercheurs ont commencé à commercialiser la technologie qu’ils y avaient développée. Cela a conduit à la création de plusieurs sociétés de laser. »
Plus rapide et plus précis
Il reste encore de nombreux obstacles à surmonter. Le domaine est également très fragmenté. La peau est déjà imprimée aujourd’hui. C'est relativement simple. « En effet, il est possible de nourrir la peau sur deux faces. Mais tout ce qui est plus épais, a plus d'envergure, requiert des systèmes vasculaires. » Šakalys souligne que d'autres organes - foies, cœurs … - sont déjà imprimés en miniature. « Le grand défi consiste à imprimer un ‘tissu épais’ dans lequel des cellules vivantes peuvent être ensemencées.
Le réseau vasculaire est principalement dense et petit, avec des vaisseaux sanguins d'à peine 3 µm de diamètre. La technologie opérant à une telle précision existe, mais elle est très lente. L'impression d'un rein grandeur nature prend deux semaines à l'imprimeur. Et alors, les cellules sont mortes depuis longtemps. L’impression doit absolument être plus rapide. Cependant, cette technologie laser plus rapide est moins précise que 100 µm. Il faut donc que ce soit plus rapide et plus précis. »
Il veut démontrer qu’il est capable de construire un système vasculaire dense miniaturiser et greffer des cellules vivantes dans les tissus. Il souhaite y parvenir grâce à la technologie laser femto 2PP permettant à deux photons d'interagir les uns avec les autres. « Rien n’est fondu. Il n’y a aucun apport de chaleur. Les ondes femto sont si courtes qu’elles polymérisent sans apport de chaleur. » Le processus à froid ne tue pas les cellules. La lumière verte utilisée est également transparente pour les cellules.
« L'utilisation d'un ‘pinceau’ plus large à d'autres endroits accélère le processus. Notre technologie ‘brush’ rend le faisceau plus grand et plus petit de manière dynamique ; nous pouvons également façonner la forme du faisceau. »
Polymères et cellules vivantes
Aujourd’hui, l'on ne sait pas encore exactement combien de matières différentes sont requises à imprimer simultanément. « Trois matières ? Quelles cellules souches ? Leur croissance doit être surveillée et pilotée par les fonctions requises. Vaut-il mieux cultiver un seul type de cellule souche ou faire intervenir différents types de cellules ? Le néphron, l'unité de base du rein, remplit quatre fonctions. Pour la fonction de filtrage, par exemple, une poignée de types de cellules sont éligibles. »
Des photo-initiateurs seront ajoutés aux cellules. Ils ne sont pas particulièrement respectueux des cellules. « Tout dépend de la recherche du bon polymère ; ce dernier doit s'imprimer rapidement et être sans danger pour la cellule vivante. » Un rein possède bien treize types différents de cellules. Ils ne sont pas tout de suite requis simultanément », affirme Šakalys.
« Il est cependant nécessaire de subdiviser le problème en étapes réalisables. » L'IA crée la meilleure solution à partir de ces cellules souches. Elle sera utilisée pour collecter les données et élaborer un modèle spécifique au patient. Après impression, les cellules et les reins devront se développer dans l'incubateur. « Une semaine ou deux ? En attendant, il ne faudrait pas avoir à transporter le rein sur de grandes distances. » Cela aura un impact sur la méthodique de travail. Šakalys s'attend à ce qu'un laboratoire Vital3D doté de tous les équipements nécessaires soit implanté dans les principaux hôpitaux. Peut-être dans un ‘laboratoire en conteneur’ ?
Atteindre l’objectif final en étapes consécutives
Vital3D emploie aujourd'hui huit personnes : un juriste, un éthicien, un développeur de logiciels, un ingénieur et une biotechnologue spécialiste en cellules … « Nous essayons de gérer la croissance. L'année prochaine, nous chercherons des investisseurs pour un autre tour de table de 2 à 5 millions d'euros ; la croissance rapide suivra », déclare Šakalys, qui envisagera alors de doubler les effectifs chaque année.
Dans une petite structure, chaque personne compte et la prudence est de mise vis-à-vis de ceux qui montent à bord « tant sur le plan technique que culturel. S’il y a une chose qui me tracasse le plus, c’est de trouver les bonnes applications et partenariats pour les étapes intermédiaires significatives. » Nous travaillons sur des applications d'impression de graphes, de stents, de petits tissus, etc.
« Ces étapes intermédiaires génèrent entre-temps des revenus. Ce qui intéresse aussi les investisseurs. » Il pense aux organes sur puces qui pourraient être utilisés pour tester des médicaments sans recourir, par exemple, à des tests sur les animaux. Mais aussi à des dispositifs micro-médicaux. « Rien ne va de soi. C'est un marché très réglementé. Même si l'on est capable d'imprimer quelque chose, il faut d’abord être certifié avant que les sociétés pharmaceutiques vous agréent. Cela ralentit le moteur de l'innovation. Naturellement, nous prévoyons d'organiser la certification au fur et à mesure de notre développement. Mais il faut toujours en tenir compte. »
La compétition n'est pas la concurrence
« Nous ne sommes pas les seuls. La compétition est très large sur ce marché fragmenté. Diverses technologies sont également testées pour parvenir au même résultat ; seulement, l’impression 3D au laser a ses avantages. Le marché est gigantesque. Je ne vois pas la compétition comme une concurrence. Nous construisons le marché ensemble. »
Naturellement, les environnements médicaux diffèrent selon les pays. Peut-être que les réglementations sont un peu plus souples en Chine, « mais in fine, ils doivent venir ici et se conformer aux règles d'ici. La connaissance des lasers femtoseconde nous procure une grande avance sur la Chine. » Vital3D se concentre sur l'UE et les États-Unis pour les partenariats.
« Nous voulons offrir des services. Cela nécessite une confiance basée sur les réglementations locales. Ici, nous comprenons ce qui se passe. » Šakalys garde les pieds sur terre. Beaucoup pensent que l’avenir de la bio-impression réside dans l’espace. « Le newspace interpelle, mais la peau, par exemple, est déjà imprimée ici sur terre. Il reste encore beaucoup à faire avant de déplacer la recherche dans l’espace. Nous verrons bien comment cela évoluera. »
