La construction d'une peau artificielle développée par une équipe de chercheurs du Centre national de recherche sur l'énergie et les matériaux (CNPEM) a été présenté dans Communications Biology, un magazine du groupe Nature, qui détaillait sa fabrication grâce à l'utilisation de Bio-impression 3D.
Le nouveau modèle, appelé Human Skin Equivalent with Hypodermis (HSEH), pourrait avoir un impact majeur sur le traitement des plaies et des brûlures et soutenir le développement de médicaments et de cosmétiques, ainsi que la simulation de maladies de la peau sans recourir à l’expérimentation animale. . La production, réalisée à partir de cellules souches et primaires, prend environ 18 jours du début à la fin du processus.
Pour la première fois au Brésil, il a été possible de produire un modèle complet de peau, comprenant l'épiderme, le derme et l'hypoderme, la couche fondamentale de l'organe qui contribue aux fonctions essentielles. Des études sur ce type de peau artificielle n’existent que dans six autres pays dans le monde. Grâce à des techniques d'ingénierie tissulaire, le CNPEM produira la peau pour ses propres études, mais pourra fabriquer le matériel pour les instituts de recherche partenaires. L’idée est d’aider au développement de greffons pour soigner les plaies et les brûlures.
Comme il présente des caractéristiques très similaires à celles de la peau humaine, le matériau peut être utilisé dans des études sur diverses maladies, traitements et médicaments. La première, déjà en cours avec des chercheurs néerlandais, consiste à analyser les caractéristiques cutanées des personnes atteintes de diabète, qui peuvent présenter des plaies difficiles à cicatriser et risquer d'être amputées des membres inférieurs.
Les travaux, coordonnés par la chercheuse Ana Carolina M. Figueira, du Laboratoire national des biosciences (LNBio) du CNPEM, mettent en évidence comment la présence de l'hypoderme dans les modèles de peau artificielle joue un rôle fondamental dans la régulation de processus biologiques importants, tels que l'hydratation et la différenciation cellulaire. Cette couche, formée de cellules adipeuses, crée un environnement plus proche du véritable tissu humain, permettant ainsi une adhésion, une prolifération et une différenciation cellulaire plus efficaces.
Dans l’étude, l’équipe a utilisé la bio-impression 3D pour créer un modèle de peau basé sur le collagène, qui sert de matrice pour l’interaction cellulaire. L’hypoderme, couche souvent négligée dans les modèles simplifiés, s’est révélé indispensable pour moduler l’expression d’un large éventail de gènes essentiels à la fonctionnalité de la peau, tels que ceux liés à la protection et à la régénération des tissus.
« L'inclusion de l'hypoderme reproduit non seulement l'architecture de la peau humaine, mais permet également d'étudier en profondeur les processus biologiques de manière plus précise et éthique », explique le chercheur. L'hypoderme joue un rôle actif dans la peau, influençant des processus tels que la régulation de l'eau, le développement cellulaire et l'immunité, ce qui le rend essentiel pour créer des modèles de peau complets et fonctionnels.
La recherche avec des modèles de peau 3D a commencé en 2021 et le groupe a déjà développé d'autres tissus, comme celui utilisé comme pansement pour récupérer les zones blessées du cœur des personnes victimes d'une crise cardiaque.
Tests sur les animaux
Le HSEH développé par le CNPEM offre une plateforme robuste et réaliste pour l’étude des maladies dermatologiques, en plus de servir d’alternative éthique et durable aux expérimentations animales, très éprouvées. Ce modèle a un potentiel d'application dans un large éventail de recherches, allant du développement de traitements pour des affections telles que la dermatite et les plaies chroniques à l'évaluation de l'efficacité et de la sécurité des cosmétiques et des médicaments.
L’étude souligne également que cette structure cutanée complète peut être utilisée dans la recherche sur la toxicité et la réponse inflammatoire, fournissant des résultats plus proches de la physiologie humaine, ce qui représente une avancée significative pour le secteur cosmétique et pharmaceutique.
Outre les chercheurs du CNPEM, l'étude a bénéficié du soutien d'experts de l'Université d'État de Campinas (Unicamp) et de l'Université de Porto, qui ont contribué à l'analyse des données et à l'optimisation des techniques de bio-impression.
Prix
Le Centre National de Recherche en Energie et Matériaux (CNPEM) mène plusieurs actions pour réduire l'utilisation des animaux dans les laboratoires. Il a reçu le prix « Embrace – impact connections 2022 » de Natura & Co pour le développement de la technologie Human-on-a-chip, dans la catégorie « Value Projects ». Cette innovation, qui simule des organes humains en laboratoire, permet des tests de toxicité sur des ingrédients cosmétiques sans recourir à des animaux, renforçant ainsi la sécurité et la précision des études.
Le projet fait partie du Laboratoire National des Biosciences (LNBio), qui fait partie du Renama (Réseau National des Méthodes Alternatives), coordonné par le Ministère de la Science, de la Technologie et de l'Innovation (MCTI). Renama promeut des méthodes alternatives à l'utilisation des animaux, en proposant des infrastructures et des formations. En 2022, Natura et le CNPEM ont organisé une formation axée sur les « Systèmes microphysiologiques humains » pour promouvoir cette technologie en Amérique latine, mettant en valeur le leadership brésilien en matière de recherche éthique et durable.
