Des morceaux de poulet de la taille d'une bouchée, ayant la texture d'une viande entière, peuvent être cultivés en laboratoire
Un bioréacteur qui imite un système circulatoire peut fournir des nutriments et de l'oxygène à des tissus artificiels, ce qui permet de produire plus de 10 grammes de muscle de poulet pour des applications de viande cultivée. Ces résultats sont publiés dans la revue Trends in Biotechnology de Cell Press le 16 avril.
Poulet produit avec du HFB à 1125 fibres
Shoji Takeuchi, The University of Tokyo
"Notre étude présente une stratégie évolutive et descendante pour la production de viande cultivée en coupe entière à l'aide d'un bioréacteur à fibre creuse perfusable", explique l'auteur principal, Shoji Takeuchi, de l'université de Tokyo. "Ce système permet la distribution, l'alignement et la contractilité des cellules, ainsi que l'amélioration des propriétés alimentaires. Il offre une alternative pratique aux méthodes vasculaires et pourrait avoir un impact non seulement sur la production alimentaire, mais aussi sur la médecine régénérative, les tests de médicaments et la robotique biohybride."
La création de réseaux vasculaires bien répartis constitue un obstacle important à la reconstruction de tissus à grande échelle, car la diffusion seule ne peut pas soutenir les cellules sur des distances considérables. L'épaisseur des tissus dépourvus de système circulatoire intégré est généralement limitée à moins d'un millimètre, ce qui rend difficile la production de tissus centimétriques ou plus grands contenant des cellules densément emballées.
"Nous utilisons des fibres creuses semi-perméables, qui imitent les vaisseaux sanguins dans leur capacité à fournir des nutriments aux tissus", explique M. Takeuchi. "Ces fibres sont déjà couramment utilisées dans les filtres à eau domestiques et les appareils de dialyse pour les patients souffrant de maladies rénales. Il est passionnant de découvrir que ces minuscules fibres peuvent également contribuer efficacement à la création de tissus artificiels et, peut-être, d'organes entiers à l'avenir."
Les auteurs ont démontré la biofabrication de tissus musculaires squelettiques de poulet à l'échelle centimétrique à l'aide d'un bioréacteur à fibres creuses (HFB) constitué d'un réseau de 50 fibres creuses. En outre, ils ont mis en place un système d'assemblage assisté par robot pour la fabrication d'un bioréacteur à fibres creuses de 1 125 fibres et ont produit de la viande de poulet entière pesant plus de 10 g à l'aide de cellules de fibroblastes de poulet, qui constituent le tissu conjonctif.
"La viande cultivée offre une alternative durable et éthique à la viande conventionnelle", explique M. Takeuchi. "Toutefois, il reste difficile de reproduire la texture et le goût de la viande entière. Notre technologie permet de produire de la viande structurée avec une texture et une saveur améliorées, ce qui pourrait accélérer sa viabilité commerciale. Au-delà de l'alimentation, cette plateforme pourrait également avoir un impact sur la médecine régénérative et la robotique douce."
Selon M. Takeuchi, les autres défis à relever dans le cadre des recherches futures consistent à déterminer les effets à long terme de la perfusion sur la qualité des tissus, à adapter la technologie à la fabrication d'organes et à la robotique biohybride, et à améliorer encore les propriétés mécaniques et l'intégrité structurelle des tissus afin de mieux imiter les caractéristiques des tissus musculaires naturels.
"Nous avons surmonté le défi de la perfusion dans des tissus épais en disposant les fibres creuses avec une précision à l'échelle microscopique", explique M. Takeuchi. "Les défis qui restent à relever sont l'amélioration de l'apport d'oxygène dans les tissus plus larges, l'automatisation du retrait des fibres et la transition vers des matériaux sûrs pour l'alimentation. Les solutions peuvent inclure l'utilisation de transporteurs d'oxygène artificiels imitant les globules rouges, des mécanismes d'élimination des faisceaux qui éliminent efficacement les fibres en une seule opération, et des fibres creuses comestibles ou recyclables."
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