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Le microbiome est une collection de billions de bactéries qui résident dans et sur notre corps. Le microbiome de chaque personne est unique – tout comme une empreinte digitale – et les chercheurs trouvent de plus en plus de façons dont il peut influer sur notre santé et notre vie quotidienne.

Un intestin artificiel

Par exemple, il y a un lien apparent entre le cerveau et les bactéries de l’intestin. On croit que cet « axe » du cerveau et des intestins influence des maladies comme la maladie de Parkinson, la dépression et le syndrome du côlon irritable.
Cependant, de nombreuses études sur l’axe cerveau-utérus sont au point mort à cause d’un problème central : l’absence d’un modèle testable adéquat de l’intestin. Les plates-formes d’essai actuelles ne peuvent pas imiter l’intestin humain avec suffisamment de précision et à moindre coût pour des études à grande échelle. Le milieu de la recherche a besoin de quelque chose de nouveau, ce qu’une équipe du MIT Lincoln Laboratory tente de faire dans le cadre d’un projet financé par le Technology Office. Les chercheurs ont pour objectif de créer l’intestin artificiel parfait.
« D’un point de vue mécanique, la question est de savoir comment imiter le côlon », explique Todd Thorsen, chercheur principal du projet au sein du groupe des technologies biologiques et chimiques. « Les bactéries dans le côlon occupent beaucoup de niches écologiques. »
Thorsen fait référence à la complexité de l’intestin humain, qui comprend une communauté de 100 billions de microbes qui ont tous des besoins spécifiques, et parfois contradictoires. Par exemple, certains types de bactéries dans l’intestin meurent en présence d’oxygène, alors que d’autres en ont besoin pour survivre. L’intestin contient également du mucus dur et mou qui permet à différents types de bactéries de se développer. Toutes ces conditions doivent être imitées dans une seule plate-forme afin de maintenir et de tester correctement des échantillons des microbiomes – et ce n’est pas une tâche facile.

Conserver un échantillon du microbiome pour mieux comprendre certaines interactions

« Jusqu’à présent, personne n’a été en mesure de cultiver un échantillon du microbiome et de le conserver », explique David Walsh du groupe des technologies biologiques et chimiques, qui a dirigé le développement et la fabrication de l’intestin artificiel. « Si on peut maintenir une culture de bactéries en vie, on peut faire des choses comme ajouter des toxines et des produits thérapeutiques pour voir comment ils changent cette culture avec le temps. »
Pour résoudre ce problème, l’équipe du laboratoire a mis au point une plate-forme multimatériaux en caoutchouc de silicone perméable et autres plastiques, tels que le polystyrène, qui sont tous bon marché et peuvent être rapidement reproduits. Les deux composants de cette plate-forme émulent les gradients essentiels d’oxygène et de muqueuse.
« Le système final nous permettra de nous attaquer aux problèmes du monde réel « , dit M. Walsh. Ces problèmes, en plus de démêler l’axe cerveau-utérus, comprennent le développement de la résilience aux agents pathogènes actuels et émergents, la lutte contre la guerre biologique, et plus encore.
Cette année, l’équipe de recherche travaille en partenariat avec l’Université de l’Alabama à Birmingham, la Northeastern University et l’Université de Californie à San Francisco pour mettre en œuvre leurs premiers tests d’échantillons microbiologiques afin d’étudier les liens avec la maladie de Parkinson.
Le rôle du laboratoire est d’utiliser l’intestin artificiel pour cultiver des échantillons des microbiomes prélevés sur des personnes atteintes ou non de la maladie de Parkinson et de tester ce qui se passe lorsque différents facteurs d’influence indésirables suspects sont ajoutés. L’objectif est de corréler la façon dont les changements dans le microbiome causés par l’exposition à certaines toxines peuvent induire des lésions nerveuses semblables à celles de la maladie de Parkinson.

Faire progresser d’autres aspects de ce projet

Le laboratoire continuera également à faire progresser d’autres aspects du projet. Parmi les exemples, mentionnons la construction d’un boyau tubulaire en forme d’origami qui s’enroule pendant l’assemblage pour imiter le côlon et le tissu vascularisé environnant, et le développement d’un logiciel de modélisation pour prévoir comment les communautés microbiennes peuvent changer au fil du temps.
Source : MIT
Crédit photo : Pixabay

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