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Bœuf Waygu bio-imprimé développé par des chercheurs d’Osaka – 3DPrint.com

Rédigé par Dvd3d

Le secteur de la viande bio-imprimée connaît un boom surprenant. Bien que nous n’ayons assisté à aucun déploiement généralisé de viande ou de substitut de viande imprimés en 3D, un certain nombre de produits et de projets pilotes sont actuellement en cours. Il y a même une startup d’impression de viande cotée en bourse en Israël. Et, alors que ce segment commence à prospérer et à prendre forme, cela signifie qu’une plus grande variété de types de viande sera créée, même l’une des variétés les plus luxueuses du marché : le bœuf Wagyu.

À l’Université d’Osaka au Japon, des chercheurs ont bio-imprimé une version synthétique du produit à base de bœuf coûteux, qui peut coûter 200 $ la livre en moyenne. Une partie de ce qui rend Waygu si unique est sa teneur élevée en graisse intramusculaire (communément appelée marbrure ou sashi). Non seulement la race est nourrie pendant 600 jours, soit deux fois plus que les autres types de vaches, mais les animaux sont également maintenus dans un environnement détendu. À son tour, le steak est riche, juteux et a un goût et une texture uniques.

Figure 1 de l’étude d’Osaka, présentant le projet. “une Structure de steak. (i, ii) H&E et (iii) images colorées par Azan d’un morceau de steak. Des images représentatives de trois expériences indépendantes sont présentées. Toutes les barres d’échelle indiquent 100 m (iv) Schéma d’une structure hiérarchique dans le muscle. b Schéma du processus de construction d’un steak cultivé. La première étape est la purification cellulaire de tissus de bovins pour obtenir des cellules satellites bovines (bSC) et des cellules souches dérivées de tissu adipeux bovin (bADSC). Le second supporte l’impression assistée par bain (SBP) de bSC et bADSC pour fabriquer le muscle, la graisse et le tissu vasculaire avec une structure fibreuse. Le troisième est l’assemblage de fibres cellulaires pour imiter la structure du steak commercial. *Fraction vasculaire stromale SVF. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Nature Communications.

Selon l’équipe, la viande alternative imite la texture complexe du bœuf Wagyu. Pour y parvenir, les chercheurs ont utilisé des cellules souches de vaches Wagyu pour imprimer en 3D un steak avec des muscles, de la graisse et des vaisseaux sanguins qui ressemblent au persillage de la viande. Celles-ci comprenaient deux variétés de cellules multipotentes, les cellules satellites bovines (bSC) et les cellules souches dérivées du tissu adipeux bovin (bADSC).

« En utilisant la structure histologique du bœuf Wagyu comme modèle, nous avons développé une méthode d’impression 3D qui peut produire des structures complexes sur mesure, comme des fibres musculaires, de la graisse et des vaisseaux sanguins », a déclaré le Dr Dong-hee Kang.

L’équipe a imprimé en 3D 72 fibres individuelles dans un bain de «gel tendineux» de bSC et de bADSC qui permettrait le développement des muscles, de la graisse et du système vasculaire. Les fibres individuelles ont ensuite été assemblées en une structure similaire à celle d’un steak commercial. Le bain de gel tendineux est décrit plus en détail ci-dessous :

« La caractéristique importante du SBP modifié, que nous avons nommé bio-impression intégrée au gel tendineux (TIP), est l’introduction de gels tendineux pour ancrer les fibres cellulaires imprimées pour la culture. La figure 4a illustre le processus du TIP dans lequel le bain d’impression est divisé en trois parties : le gel de tendon inférieur, le bain de support et le gel de tendon supérieur. G-Gel est utilisé comme bain de support comme décrit dans la section ci-dessus et le volume de tendon-gels est rempli d’une solution de nanofibres de collagène à 4% en poids (CNF) qui a une transition sol-gel réversible de 4 °C à 37 °C (Fig. 12 supplémentaire). Pour séparer les couches et maintenir la structure, nous avons fabriqué des puits de polydiméthylsiloxane (PDMS) (Fig. 13 supplémentaire). Après la gélification des fibres bSC à l’intérieur du puits PDMS (Supplementary Movie 3), une incubation de 2 h à 37 ° C a induit le bain de support et les gels tendineux à devenir respectivement une solution et un gel, et le puits PDMS a ensuite été mis en culture moyen. »

Figure 4 de l'étude d'Osaka décrivant l'impression intégrée au tendon (TIP). "a Le schéma de TIP pour l'impression cellulaire.  b Images optiques (supérieures) et en contraste de phase (inférieures) du tissu bSC imprimées par TIP, conservant la structure fibreuse au jour 3. Les images ont été prises après fixation.  Barre d'échelle, 1 mm.  c L'image colorée par H&E de la moitié du gel de collagène (ligne noire en pointillés) - tissu fibreux bSC (ligne rouge pointillée) et une image agrandie du tissu fibreux bSC (à droite).  Barres d'échelle, 2 mm (gauche) et 50 µm (droite).  d Image de fluorescence 3D (à gauche) et mesure de l'alignement cellulaire (à droite) du tissu bSC dérivé du TIP coloré à l'actine (rouge), au CMH (vert) et au noyau (bleu) au jour 3 de différenciation.  Barre d'échelle, 50 µm.  e Images SEM de tissu bSC dérivé de TIP au jour 3 de différenciation.  Barres d'échelle, 10 µm et 100 µm (en médaillon).  f Niveaux d'expression de l'ARNm du CMH des bSC avant impression et tissu bSC dérivé de la TIP au jour 3 de la différenciation (n = 3 échantillons indépendants, comparaison du test t par paire).  g Image de fluorescence de tissu de bSC dérivé de TIP coloré à l'actine (rouge), au CMH (vert) et au noyau (bleu) au jour 14 de la différenciation.  Barre d'échelle, 50 µm.  h Les images optiques de la fabrication de plusieurs tissus (25 unités) par impression multiple.  Les flèches noires indiquent les fibres cellulaires imprimées." Image reproduite avec l'aimable autorisation de Nature Communications.

Figure 4 de l’étude d’Osaka décrivant l’impression intégrée au tendon (TIP). “a Le schéma de TIP pour l’impression cellulaire. b Images optiques (supérieures) et en contraste de phase (inférieures) du tissu bSC imprimées par TIP, conservant la structure fibreuse au jour 3. Les images ont été prises après fixation. Barre d’échelle, 1 mm. c L’image colorée par H&E de la moitié du gel de collagène (ligne noire en pointillés) – tissu fibreux bSC (ligne rouge pointillée) et une image agrandie du tissu fibreux bSC (à droite). Barres d’échelle, 2 mm (gauche) et 50 µm (droite). d Image de fluorescence 3D (à gauche) et mesure de l’alignement cellulaire (à droite) du tissu bSC dérivé du TIP coloré à l’actine (rouge), au CMH (vert) et au noyau (bleu) au jour 3 de la différenciation. Barre d’échelle, 50 µm. e Images SEM de tissu bSC dérivé de TIP au jour 3 de différenciation. Barres d’échelle, 10 µm et 100 µm (en médaillon). f Niveaux d’expression de l’ARNm du CMH des bSC avant impression et tissu bSC dérivé de la TIP au jour 3 de la différenciation (n = 3 échantillons indépendants, comparaison du test t par paire). g Image de fluorescence de tissu de bSC dérivé de TIP coloré à l’actine (rouge), au CMH (vert) et au noyau (bleu) au jour 14 de la différenciation. Barre d’échelle, 50 µm. h Les images optiques de la fabrication de plusieurs tissus (25 unités) par impression multiple. Les flèches noires indiquent les fibres cellulaires imprimées. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Nature Communications.

Les fibres, composées de 42 muscles, 28 tissus adipeux et deux vaisseaux sanguins, reliées entre elles par le gel tendineux, ont donné une viande ressemblant à un steak de 5 mm de diamètre et 10 mm de longueur. Tranchée perpendiculairement, la viande avait une structure marbrée ressemblant à du bœuf Waygu.

« En améliorant cette technologie, il sera possible non seulement de reproduire des structures de viande complexes, telles que le magnifique sashi de bœuf Wagyu, mais également d’apporter des ajustements subtils aux composants gras et musculaires », a déclaré Michiya Matsusaki, auteur principal du Communication Nature étudier.

Figure 5 de l’étude d’Osaka, présentant le projet. « un schéma d’assemblage (à droite) à base de α-actinine sarcomérique (bleu) et d’image colorée à la laminine (brun) (à gauche) de la viande commerciale. On suppose que les diamètres des tissus musculaires fibreux, adipeux et vasculaires sont respectivement d’environ 500, 760 et 600 µm. Barre d’échelle, 1 mm. b, c images optiques du steak cultivé en assemblant les tissus musculaires (42 ea.), gras (28 ea.) et vasculaires (2 ea.) à (b) le dessus et (c) vue en coupe du pointillé -zone de ligne. Les tissus musculaires et vasculaires ont été colorés avec du carmin (couleur rouge), mais pas les tissus adipeux. Barres d’échelle, 2 mm. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Nature Communications.

Je n’ai jamais mangé de bœuf Waygu, mais le résultat n’a pas vraiment l’air appétissant, je vais donc devoir croire les chercheurs sur parole. Quoi qu’il en soit, la viande bio-imprimée pourrait potentiellement jouer un rôle dans l’éloignement des consommateurs de la viande d’origine naturelle. Bien que les vaches Waygu soient censées être traitées avec humanité, l’industrie de la viande à grande échelle est généralement considérée comme cruelle. De plus, la viande bovine génère 60 kg de gaz à effet de serre par kg de viande produite.

Avant de compter entièrement sur le secteur sous-développé de la bio-impression de viande pour réduire ces émissions, il peut toutefois être utile d’effectuer une analyse du cycle de vie ou une estimation de l’empreinte énergétique que nous pouvons attendre de la viande bio-imprimée à grande échelle. Il est possible que la viande cultivée en laboratoire et les imprimantes 3D industrielles utilisent une énergie importante qui, pour le moment, serait alimentée par des combustibles fossiles. Des alternatives comme le passage au végétarisme ou au véganisme ou le recours à de la viande produite localement dans des fermes biologiques plus petites pourraient avoir un impact plus important que l’invention d’un tout nouveau segment industriel pour la production de viande en cuve.



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