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Une équipe de chercheurs dirigée par Martin Fussenegger, professeur à l’ETH, a réussi pour la première fois à utiliser un courant électrique pour contrôler directement l’expression des gènes. Leurs travaux constituent la base d’implants médicaux qui peuvent être mis en marche et arrêtés à l’aide d’appareils électroniques situés à l’extérieur du corps.

Un courant électrique pour contrôler des gènes

C’est ainsi que cela fonctionne. Un dispositif contenant des cellules productrices d’insuline et une unité de contrôle électronique est implanté dans le corps d’un diabétique. Dès que le patient mange quelque chose et que sa glycémie augmente, il peut utiliser une application sur son smartphone pour déclencher un signal électrique, ou il peut préconfigurer l’application pour le faire automatiquement si le repas a été saisi à l’avance. Peu de temps après, les cellules libèrent la quantité d’insuline produite nécessaire pour réguler le taux de sucre dans le sang du patient.
L’implant que les chercheurs ont conçu est composé de plusieurs parties. D’un côté, il comporte une carte de circuit imprimé (PCB) qui abrite le récepteur et l’électronique de commande; de l’autre, une capsule contenant des cellules humaines. Un minuscule câble relie la carte de circuit imprimé au conteneur de cellules.
Un signal radio provenant de l’extérieur du corps active l’électronique de l’implant, qui transmet alors les signaux électriques directement aux cellules. Les signaux électriques stimulent une combinaison spéciale de canaux de calcium et de potassium, qui déclenche à son tour une cascade de signaux dans la cellule qui contrôle le gène de l’insuline. Par la suite, la machinerie cellulaire charge l’insuline dans des vésicules que les signaux électriques font fusionner avec la membrane cellulaire, libérant ainsi l’insuline en quelques minutes.

L’internet du corps

M. Fussenegger voit plusieurs avantages dans ce dernier développement. « Notre implant pourrait être connecté au cyber-univers », explique-t-il. Les médecins ou les patients pourraient utiliser une application pour intervenir directement et déclencher la production d’insuline, ce qu’ils pourraient également faire à distance par internet dès que l’implant aura transmis les données physiologiques requises. « Un tel dispositif permettrait aux gens de s’intégrer pleinement dans le monde numérique et de faire partie de l’Internet des objets – ou même de l’Internet du corps », explique M. Fussenegger.
En ce qui concerne le risque potentiel d’attaques par des pirates informatiques, il adopte une position équilibrée : « les gens portent déjà des stimulateurs cardiaques qui sont théoriquement vulnérables aux cyber-attaques, mais ces dispositifs ont une protection suffisante. C’est quelque chose que nous devrions également intégrer dans nos implants », dit-il.
Dans l’état actuel des choses, le plus grand défi qu’il voit se situe du côté de la génétique. Pour s’assurer qu’aucun dommage n’est causé aux cellules et aux gènes, lui et son groupe doivent mener d’autres recherches sur le courant maximum qui peut être utilisé. Les chercheurs doivent également optimiser la connexion entre l’électronique et les cellules.

Plusieurs tests avant que ce soit utilisable chez l’humain

Et un dernier obstacle à surmonter est de trouver un nouveau moyen, plus facile et plus pratique, de remplacer les cellules utilisées dans l’implant, ce qui doit être fait environ toutes les trois semaines. Pour leurs expériences, M. Fussenegger et son équipe de chercheurs ont fixé deux embouts de remplissage sur leur prototype afin de remplacer les cellules; ils veulent trouver une solution plus pratique. Mais avant que leur système puisse être utilisé chez l’homme, il doit encore passer toute une série de tests cliniques.
Cette recherche a été publiée dans Science
Source : ETH Zürich
Crédit photo : Pixabay

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Une équipe de chercheurs dirigée par Martin Fussenegger, professeur à l'ETH, a réussi pour la première fois à utiliser un courant électrique pour contrôler directement l'expression des gènes. Leurs travaux constituent la base d'implants médicaux qui peuvent être mis en marche et arrêtés à l'aide d'appareils électroniques situés à...