Des chercheurs suisses ont récemment mis au point un prototype d’implant utilisant des chocs électriques pour réguler l’expression des gènes dans les cellules bêta encapsulées, et ainsi permettre une libération contrôlée de l’insuline. Explications.

Contrôler directement l’expression des gènes en utilisant l’électricité

Le rôle des cellules bêta du pancréas est de détecter les pics de sucre dans le sang et de réagir en conséquence en produisant et en libérant de l’insuline, qui aide l’organisme à métaboliser le glucose. Mais chez les personnes diabétiques, ces cellules ne remplissent plus correctement cette fonction, ce qui entraîne de graves répercussions sur leur santé. Ce dysfonctionnement est généralement pallié via la surveillance des niveaux de glucose dans le sang et des injections régulières d’insuline. Un protocole s’avérant à la fois contraignant et peu agréable.

Partant de ce constat, une équipe de chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Zurich, dont les travaux ont été récemment présentés dans la revue Science, a exploré différentes alternatives et mis au point un dispositif expérimental particulièrement prometteur.

— HQuality / Shutterstock.com

Se composant d’une capsule contenant des cellules bêta humaines modifiées, connectée à un circuit imprimé, le petit dispositif qu’ils ont mis au point peut être activé à distance afin d’assurer une libération contrôlée de l’insuline. Lorsque le circuit imprimé est sollicité via des ondes radio, un signal électrique est transmis pour stimuler les canaux calciques et potassiques dans les cellules bêta, ce qui déclenche l’expression du gène de l’insuline, et la libération de quantités adéquates de l’hormone protéique en quelques minutes.

À terme, ce dispositif pourrait être implanté sous la peau d’un patient diabétique. Les cellules bêta pourraient être stimulées à la demande afin d’assurer la libération de l’insuline, soit sous le contrôle du patient, de son médecin ou de façon automatisée à des intervalles de temps prédéfinis.

Des résultats très prometteurs chez des souris atteintes de diabète de type 1

L’équipe a testé l’appareil en l’implantant sous la peau de souris atteintes de diabète de type 1, et a été en mesure de contrôler sans fil la libération d’insuline, qui a atteint son maximum dans les 10 minutes ayant suivi l’activation du circuit imprimé. Ce qui a permis de rétablir des niveaux de glucose sanguin normaux chez les rongeurs. « Nous voulions depuis longtemps contrôler directement l’expression des gènes en utilisant l’électricité, et nous y sommes finalement parvenus », déclare Martin Fussenegger, auteur principal de l’étude.

Si les chercheurs ont admis que le fait que de tels dispositifs médicaux puissent un jour être gérés à distance via des applications utilisant le réseau web ou mobile impliquait le risque qu’ils soient piratés, ceux-ci ont précisé que des protocoles stricts seraient mis en œuvre afin d’assurer la sécurité du dispositif final.

Il ne s’agit cependant pas du seul obstacle à surmonter. Les cellules bêta doivent en effet être remplacées toutes les trois semaines environ. Bien que la version actuelle de l’appareil soit dotée de « goulots de remplissage » permettant d’en ajouter de nouvelles, cela se révèlerait peu pratique à long terme, et une solution plus efficace devra être trouvée en vue de futurs essais cliniques.

D’autres approches reposant sur un principe similaire sont actuellement en cours de développement. Certaines utilisent des cellules bêta pouvant être activées par des impulsions lumineuses ou différents types d’ondes électromagnétiques, tandis que d’autres impliquent l’utilisation de patchs dotés de micro-aiguilles contenant des cellules bêta.

Cellules bêta humaines et granules d’insuline – © Wikimaji / Wikimedia Creative Commons

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