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Actualité | Premier modèle de lactation humaine : l’ETH Zurich imprime en 3D un système miniature produisant du lait
Actualité | Premier modèle de lactation humaine : l’ETH Zurich imprime en 3D une "mini-usine à lait maternel"
Bien que le lait maternel soit une "solution nutritive exceptionnelle" naturellement adaptée aux nourrissons, la communauté scientifique connaît encore étonnamment mal les mécanismes de sa synthèse dans la glande mammaire. Pour élucider ce processus vital, une équipe dirigée par la professeure Marcy Zenobi-Wong, titulaire de la chaire d’ingénierie tissulaire et de biofabrication à l’ETH Zurich, en Suisse, a mis au point un modèle de tissu mammaire humain imprimé en 3D capable de produire du lait en laboratoire.
Cette avancée offre non seulement une plateforme révolutionnaire pour étudier les mécanismes de production du lait, mais pourrait aussi ouvrir de nouvelles pistes de recherche sur les troubles de l’allaitement, la sécurité des médicaments, les mécanismes du cancer du sein et d’autres sujets.
Des cellules du lait maternel pour créer un modèle miniature de glande mammaire en lactation
L’équipe a extrait du lait maternel des cellules épithéliales mammaires qui s’y trouvent naturellement. Issues du tissu de la glande mammaire en lactation, ces cellules sont éliminées avec le lait. Grâce à un procédé spécialisé de bio-impression 3D, les chercheurs ont "ensemencé" ces cellules dans une structure tridimensionnelle reproduisant les canaux galactophores, reconstituant ainsi en laboratoire des structures essentielles de la glande mammaire humaine.
Cette technologie novatrice, appelée bio-impression volumétrique, consiste à irradier un gel liquide avec des lasers sous différents angles. Lorsqu’une zone reçoit une dose lumineuse suffisante, le matériau durcit de manière ciblée en quelques secondes, formant de petites structures tridimensionnelles semblables aux alvéoles et aux canaux mammaires.
Le matériau d’impression provient d’un extrait de glande mammaire bovine, dont les composants biologiques sont similaires à ceux de la glande mammaire humaine, ce qui en fait un milieu propice à la croissance des cellules. Plus remarquable encore, les chercheurs ont observé que ces cellules épithéliales commençaient à sécréter dans le modèle des composants typiques du lait, comme la bêta-caséine et les globules gras.
"Au départ, nous ne savions pas si ces cellules pourraient réellement se développer, et encore moins produire du lait, explique Amelia Hasenauer, doctorante et première autrice de l’étude. Après de nombreux essais, nous avons trouvé les conditions de culture appropriées. Beaucoup de collègues ont été surpris que ces cellules du lait maternel puissent former un tissu."
Il ne s’agit pas de créer du lait artificiel, mais un modèle pour la recherche fondamentale
Bien que le modèle produise certains composants du lait, la professeure Zenobi-Wong souligne que leur objectif n’est pas de fabriquer du lait maternel artificiel.
"La composition du lait est extrêmement complexe et comprend des centaines de substances, des protéines, lipides et glucides jusqu’aux cellules immunitaires et aux micro-organismes. Pour l’instant, nous n’avons fait que le premier pas", précise-t-elle.
Hasenauer ajoute : "L’intérêt véritable de ce modèle est qu’il nous offre, pour la première fois, une plateforme permettant d’observer et de contrôler le comportement des cellules en lactation hors de l’organisme. Je connais de nombreuses femmes qui rencontrent des difficultés d’allaitement, et ce modèle pourrait un jour aider à en trouver les causes profondes."
Le modèle peut aussi servir à étudier les effets des médicaments et des substances chimiques sur la lactation, voire être étendu à la recherche sur le cancer du sein et à la réparation tissulaire. Zenobi-Wong indique que la prochaine étape consistera à améliorer l’efficacité de l’impression afin de recueillir davantage de données sur la lactation pour des analyses à haut débit.
Un modèle issu de cellules du lait maternel ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche sur la santé des femmes
Ces travaux soulignent également les lacunes de la recherche sur la physiologie féminine. "De l’endométriose et la mastite du post-partum jusqu’à l’infertilité… trop de problèmes de santé féminine sont négligés depuis trop longtemps", affirme la professeure Zenobi-Wong. Par rapport aux expériences traditionnelles sur l’animal ou aux prélèvements invasifs, l’approche de son équipe consiste à utiliser un "liquide corporel naturellement excrété", à savoir les cellules mammaires présentes dans le lait maternel, pour créer des modèles. Elle soulève moins de questions éthiques, est simple à mettre en œuvre et fournit des données authentiques et contrôlables, ce qui pourrait marquer un changement de paradigme dans la recherche sur la santé des femmes.
Avec son équipe, elle espère que ce modèle fera progresser la recherche sur les mécanismes de la lactation, mais aussi qu’il attirera davantage l’attention scientifique et de ressources sur les processus physiologiques féminins longtemps négligés.
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