Anthony Atala: Imprimer un rein humain

Nous vivons en ce moment une crise sanitaire majeure en ce qui concerne le manque d'organes Nous vivons plus longtemps. La médecine a fait d'énormes progrès et nous fait vivre plus longtemps Le problème est que, alors que nous vieillissons, nos organes cessent de fonctionner plus souvent. Et donc, en ce moment, il n'y a simplement pas assez d'organes pour tous. De fait, ces 10 dernières années le nombre de patients nécessitant un organe a doublé alors que pendant cette même période le nombre de transplantations a à peine augmenté. C'est donc maintenant une crise sanitaire.

Nous cherchons à la résoudre, à travers ce domaine que nous appelons la médecine régénératrice. Ce domaine comporte de nombreux sujets. Par exemple on peut utiliser des échafaudages des biomatériaux qui sont un peu comme un morceau de votre veste ou de votre chemise mais faits de biomatériaux que l'on peut implanter dans le patient et qui seront acceptés par le corps et pourront régénérer des tissus. Nous pouvons également utiliser uniquement des cellules, soit vos propres cellules soit des groupes différents de cellules souches. Nous pouvons également combiner ces deux types; par exemple des biomatériaux et des cellules en même temps et c'est là que ce domaine s'arrête aujourd'hui.

Mais ce n'est en fait pas un nouveau domaine. Voici par exemple un livre publié en 1938. Son titre est "La culture des organes." Son premier auteur, Alexis Carrel, Prix Nobel, a par ailleurs inventé quelques unes des technologies toujours utilisées à ce jour pour la suturation des vaisseaux sanguins. Plusieurs des méthodes de représentations des vaisseaux sanguins que nous utilisons aujourd'hui ont également été inventées par Alexis. Mais j'aimerai que vous portiez votre attention sur son co-auteur, Charles Lindbergh. C'est le même Charles Lindbergh qui passa le reste de sa vie à travailler avec Alexis à l'Institut Rockefeller de New York sur la culture d'organes.

Donc, si ce domaine existe depuis si longtemps, pourquoi n'avoir eu que si peu d'avancées médicales? Il existe bien sûr beaucoup de difficultés à surmonter. Mais si je devais en choisir trois, la première serait la création de matériaux capables d'être transplantés dans un corps et de ne pas en être rejetés. Après beaucoup de résultats positifs, nous pouvons désormais réaliser cela assez efficacement. Le deuxième problème était celui des cellules. Nous n'arrivions pas à cultiver assez de cellules en dehors de leur corps d'origine. Ces 20 dernières années, nous avons à peu près réussi a résoudre ce problème. Beaucoup de scientifiques cultivent beaucoup de différents types de cellules et nous avons en plus les cellules souches. Mais malgré tout cela, en 2011, il existe toujours des cellules que nous ne pouvons pas cultiver à partir d'un patient. les cellules du foie, les cellules nerveuses, les cellules pancréatiques, nous ne pouvons pas les cultiver, même aujourd'hui. Et enfin le troisième problème est celui de la vascularité c'est a dire l'arrivée de sang vers ces tissus ou ces organes, pour leur permettre de survivre après les avoir régénérés.

Alors nous utilisons désormais des biomatériaux. Comme par exemple celui-ci. Nous pouvons les tresser, les tricoter, ou les faire comme vous le voyez ici. Cette machine ressemble beaucoup a une machine à barbe à papa. Vous voyez ce spray à l'intérieur, comme des fibres d'une barbe à papa, qui créent cette structure, ce tubulaire qui est un biomatériau que nous pouvons utiliser ensuite pour aider votre corps à se régénérer en utilisant vos propres cellules. C'est exactement ce que nous avons fait ici.

Voici un patient qui possédait un organe mort, et nous avons créé un de ces biomatériaux intelligents, et nous l'avons ensuite utilisé pour remplacer et réparer cette partie du patient. Ce que nous avons fait en réalité c'est d'utiliser ce biomatériau comme un pont pour que les cellules dans l'organe empruntent ce pont, si vous voulez, et aident à combler le vide pour régénérer le tissu. Vous voyez le patient six mois plus tard, avec cette radiographie montrant que le tissu est désormais régénéré entièrement même sous l'analyse d'un microscope. Nous pouvons également utiliser uniquement des cellules Celles-ci par exemple sont des cellules que nous avons obtenues. Ce sont des cellules souches que nous créons a partir de sources spécifiques, et nous pouvons les manipuler pour en faire des cellules cardiaques. Elles commencent ainsi à battre pendant leur culture. Elles savent donc quoi faire, au niveau génétique, elles connaissent leur but et se mettent a battre ensemble. Désormais, de multiples tentatives en clinique utilisent différentes sortes de cellules souches pour traiter les maladies cardiaques. Tout ceci est donc déjà utilisé pour des patients.

Ou alors, si nous souhaitons utiliser de plus grandes structures pour remplacer ou réparer de plus grandes zones, nous pouvons désormais utiliser les cellules du patient ou celles provenant d'une autre source, avec les biomatériaux, et les échafaudages, ensemble. Voici le concept: si vous avez un organe mort, ou blessé, nous pouvons prendre un échantillon extrêmement petit de ce tissu moins que la moitié d'un timbre poste. Nous séparons ensuite les cellules, et nous les cultivons à l'extérieur du corps du patient. Nous utilisons alors un échafaudage, un biomatériau une fois encore, qui ressemble de très près à un morceau de votre chemise. Nous donnons ensuite une certaine forme a ce matériau et nous utilisons enfin ces cellules pour programmer le matériau une couche a la fois de la même façon qu'on prépare un gâteau à plusieurs couches si vous voulez. On le place ensuite dans une machine, comparable à un four, et nous sommes capables de créer cette structure et de nous en servir. Ceci est une valve cardiaque que nous avons inventée. Comme vous pouvez le voir, nous avons ici la structure d'une valve cardiaque dans laquelle nous avons planté des cellules que nous stimulons par la suite. Vous voyez ensuite les anneaux s'ouvrir et se fermer sur cette valve cardiaque qui est actuellement utilisée à titre expérimental pour essayer de l'inclure dans des recherches plus approfondies.

Une autre technologie que nous avons utilisée chez certains patients implique même des vessies. Nous prenons un très petit échantillon de la vessie d'un patient encore une fois moins que la moité d'un timbre poste. Nous cultivons les cellules à l'extérieur du corps, prenons l'échafaudage, en le recouvrant des cellules -- les cellules propres au patient, de deux types différents. Nous mettons ensuite l'échafaudage dans ce "four" qui reproduit les mêmes conditions qu'un corps humain -- 35 degrés centigrades, 95% d'oxygène Quelques semaines plus tard, vous obtenez ainsi un organe de synthèse que nous sommes capables d'implanter dans le patient Pour ces patients précis, nous ne faisons que suturer ces matériaux. Nous utilisons des logiciels d'imagerie tridimensionnelle mais nous avons créé ces biomatériaux à la main.

De meilleures méthodes existent désormais pour créer ces structures avec les cellules. Nous utilisons dorénavant certaines technologies, pour des organes solides, par exemple, comme le foie. Nous utilisons des foies déclarés impropres. Beaucoup d'organes ne sont en fait pas utilisés, car déclarés impropres. Nous prenons donc ces foies qui ne seraient sinon pas utilisés et nous les traitons avec cette machine qui sert de machine à laver et qui va permettre aux cellules d'être éliminées. Deux semaines plus tard, vous avez quelque chose qui ressemble a un foie. Vous pouvez le tenir comme un foie, mais il n'a aucune cellule; ce n'est que le squelette d'un foie. Et nous y ajoutons ensuite de nouvelles cellules par perfusion tout en préservant les réseaux de vaisseaux sanguins. On commence la perfusion par ces réseaux de vaisseaux sanguins en y injectant les cellules de vaisseaux sanguins du patient et nous infiltrons ensuite les cellules du foie dans le parenchyme. Nous venons a peine de démontrer la création de tissu de foie humain le mois dernier à l'aide de cette technologie.

Une autre technologie que nous avons utilisée est tout simplement l'impression. Voici une imprimante à jet d'encre de bureau mais plutot que d'utiliser de l'encre, nous utilisons des cellules. et vous pouvez d'ailleurs voir ici la tête d'impression faisant des va-et-vient pour imprimer cette structure, ce qui prend environ 40 minutes pour celle-ci. Un rehausseur permet de prendre en compte la 3D et descend à chaque fois qu'une couche est terminée, à chaque fois que la tête d'impression passe sur la structure. Lorsque cette impression est terminée, on peut récupérer cette structure et l'implanter. Voici un morceau d'os montré ici sur cette photo qui a été créée grâce à une imprimante de bureau et implanté comme vous le voyez. Tout l'os qui a été implanté avait été créé en utilisant ces techniques.

Une autre technologie encore plus avancée que nous étudions en ce moment, notre prochaine génération de technologies, sont des imprimantes bien plus sophistiquées. Une imprimante en particulier que nous inventons en ce moment permet d'imprimer directement sur le patient. Ce que vous voyez donc ici je sais que ça parait drôle, mais c'est comme ça que ça marche. Car vraiment, ce que nous voulons faire c'est d'avoir le patient blessé sur son lit, et d'utiliser un scanner, exactement comme un scanner à plat. C'est ce que vous voyez ici à droite; vous voyez un scanner qui premièrement scanne la blessure du patient et lors de sa seconde passe peut imprimer les couches manquantes dont le patient a besoin directement sur le patient.

Voilà comment cela fonctionne. Voici le scanner lors de sa première passe en train de scanner la blessure. Une fois que cela est fait, la machine envoie les informations dans les différentes couches de cellules pour les placer exactement là ou elles doivent être. Et vous allez voir maintenant une démonstration de cette technologie sur une blessure artificielle représentative. Nous faisons cela avec un gel, pour pouvoir récupérer ce gel et qu'une fois dans le corps du patient les cellules demeurent là ou elles doivent être. Tout ceci est de la nouvelle technologie encore en développement.

Nous travaillons également sur des imprimantes plus sophistiquées car les organes solides restent notre plus grand problème. Je ne sais pas si vous savez ceci, mais 90% des patients en attente d'une greffe attendent un rein. Des patients meurent chaque jour car nous ne disposons pas d'assez de ces organes. Ces organes sont bien plus complexes -- ce sont de grands organes, vasculaires, avec un grand nombre de vaisseaux sanguins et beaucoup de cellules. La stratégie en ce qui les concerne est d'utiliser un scanner, une radiographie aux rayons x -- et nous travaillons couche par couche en utilisant des logiciels d'imagerie morphométrique et de reconstruction en 3D pour représenter les propres reins du patient. Nous sommes alors en mesure d'en avoir une image, de la tourner sur 360 degrés pour analyser le rein dans tous ses détails volumétriques, et par la suite nous pouvons prendre toutes ces informations et les scanner dans un format d'impression. Nous naviguons alors à travers l'organe en analysant couche par couche sa composition. Nous pouvons alors envoyer toutes ces informations vers l'ordinateur et créer ainsi le nouvel organe. pour le patient. Voici la vraie imprimante et ici le résultat de l'impression.

D'ailleurs nous avons cette imprimante ici même et pendant que nous parlions aujourd'hui, vous pouvez la voir ici derrière la scene. Voici la vraie imprimante, qui vient d'imprimer ce rein que vous voyez ici. Cela prend environ sept heures d'imprimer un rein, et la machine en est là à environ 3 heures. Dr. Kang va maintenant s'approcher de moi et nous allons vous montrer un de ces reins que nous avons créé un peu plus tôt aujourd'hui. Je vais mettre des gants. Merci. Je l'ai mis a l'envers. Ces gants sont un peu petits pour moi, mais le voici. Vous voyez ici un rein tel qu'il a été imprimé plus tôt aujourd'hui.

(Applaudissements)

Il a un petit peu de consistance. Voici Dr. Kang, qui a travaillé avec nous sur ce projet, et qui fait partie de notre équipe. Merci, Dr. Kang, merci beaucoup.

(Applaudissements)

Donc voici la nouvelle génération. Cette nouvelle imprimante que vous voyez ici sur scène. Nous continuons a travailler sur cette nouvelle technologie en ce moment. Mais en réalité, cela fait maintenant longtemps que nous y travaillons. J'aimerai partager avec vous un clip sur la technologie que nous avons déjà utilisée sur des patients depuis quelques temps.

Ce clip est très court -- juste 30 secondes -- et montre un patient qui a reçu un de ces organes.

(Video) Luke Massella: J'étais vraiment malade. Je pouvais à peine me lever de mon lit. Je n'allais pas à l'école, c'était assez tragique. Je ne pouvais pas aller dehors ou jouer au basketball pendant la pause sans manquer de m'évanouir lorsque je retournais en cours. Je me sentais si malade. Mon futur était voué à une vie de dialyses et je n'aime vraiment pas m'imaginer ce que ma vie aurait pu être si c'était le cas. Donc après l'opération, la vie est tout de suite devenue bien meilleure pour moi. Je pouvais faire tellement plus de choses. J'ai rejoint l'équipe de lutte au lycée. J'en suis même devenu le capitaine, et c'était génial. Je pouvais enfin être un enfant normal avec mes amis. Puisqu'ils ont utilisé mes propres cellules pour construire ma nouvelle vessie, elle va rester en moi. Je l'ai pour la vie, et donc tout va bien.

(Applaudissements)

Juan Enriquez: Ces expériences marchent parfois, et c'est vraiment une grande récompense lorsqu'elles marchent. Luke, rejoins-nous s'il te plait.

(Applaudissements)

Alors Luke, avant la nuit dernière, quand avais-tu vu Tony pour la dernière fois?

LM: Il y a 10 ans, lors de mon opération -- et ça me fait très plaisir de le revoir.

(Rires)

(Applaudissements)

JE: Raconte-nous un petit peu ce que tu fais.

LM: En ce moment, je suis étudiant a l'Université du Connecticut. Je suis en deuxième année, et j'étudie la TV, les médias de masse et la communication. J'essaye de vivre ma vie comme un enfant normal, ce que j'avais toujours voulu en grandissant. C'était dur a l'époque alors que j'étais né avec un spina bifida et que mes reins et ma vessie ne fonctionnaient pas. J'ai eu à subir 16 opérations, et il semblait impossible de continuer à faire ça lorsqu'à l'âge de 10 ans, j'ai souffert d'une grosse insuffisance rénale. C'est à ce moment-là que j'ai eu cette opération qui m'a donné la chance d'être qui je suis aujourd'hui. et m'a sauvé la vie.

(Applaudissements)

JE: Et Tony en a fait des centaines?

LM: Ce que je sais, c'est qu'il travaille très dur dans son laboratoire et qu'il invente des choses folles. Je sais que j'étais une des 10 premières personnes à recevoir cette opération. Et à 10 ans, je ne réalisais pas la chance que j'avais. J'étais un enfant, alors je disais: "Ouais, pourquoi pas, je vais prendre ça." (Rires) Tout ce que je voulais c'était d'aller mieux, mais je ne me rendais pas compte de ma chance avant d'atteindre mon age actuel et je vois toutes les choses formidables qu'il fait.

JE: Lorsque tu as reçu ce coup de fil impromptu -- Tony est très timide, et nous avons du vraiment le convaincre pour obtenir que Tony, modeste qu'il est, nous autorise à amener Luke. Luke, en allant voir tes professeurs de communication -- tu fais tes études dans ce domaine -- et tu as du leur demander la permission de te rendre a TED, ce qui relève sans doute un peu de la communication, quelle était leur réaction?

LM: La plupart de mes professeurs étaient vraiment ravis, et ils m'ont demandé de ramener des photos, et de leur montrer le clip en ligne. Ils étaient heureux pour moi. Quelques uns étaient un peu têtus, et j'ai eu à les convaincre. Je leur ai parlé en aparté.

JE: En tout cas, c'est un honneur et un privilège de pouvoir te rencontrer. Merci beaucoup. (LM: Merci beaucoup.)

JE: Merci, Tony.

(Applaudissements)