Une capsule 'à bactéries' ingérable pour un bilan gastro-intestinal
Des ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont mis au point une capsule bio-électronique ingérable qui permet d'analyser la présence de sang dans l'estomac, de détecter une multitude d'informations pouvant servir au diagnostic de certaines pathologies gastro-intestinales, et de transmettre ces informations en temps réel.
L'intestin étant un environnement biochimique qui produit en permanence toutes sortes de molécules dont certaines sont révélatrices de troubles ou de maladies, les détecter pourrait grandement faciliter le diagnostic des pathologies gastro-intestinales. D'où l'invention des chercheurs du MIT. Ces derniers ont en effet élaboré une capsule "micro-bioélectronique" ingérable, baptisée Imbed (ingestible micro-bioelectronic), ayant comme but de récolter des informations tout au long du parcours digestif.
"En combinant des capteurs biologiques avec de l'électronique sans fil de faible puissance, nous pouvons détecter, quasi en temps réel, les signaux biologiques dans des zones du corps humains qui sont difficilement accessibles," explique Timothy Lu, professeur agrégé de génie électrique au MIT, co-auteur de l'étude.
Le principe est simple : des bactéries inoffensives (E. coli modifiées), sélectionnées pour leur capacité à détecter des molécules particulières, sont emballées dans une membrane semi-perméable laissant passer lesdites molécules. La membrane est, elle, contenue dans une capsule composée de circuits électroniques.
Durant le trajet de la capsule dans le système digestif, les bactéries repèrent les molécules d'hème présentes dans le sang et génèrent un signal lumineux en réponse. Cette bioluminescence est captée par des phototransistors puis traduite en signal électrique, lui-même transmis par ondes électromagnétiques à un appareil externe comme un smartphone. Une pile bouton insérée dans la capsule alimente le tout.
Le système a tout d'abord été testé in vitro, en plaçant la capsule à bactéries dans une solution sanguine. Une bioluminescence a pu être observée en l'espace de trente minutes. Puis les chercheurs ont administré une solution sanguine à trois porcs, avant de déposer l'Imbed dans leur estomac, par une sonde. Résultat : en comparaison avec trois animaux témoins (sans solution sanguine), la capsule a commencé à émettre des signaux révélateurs de la présence de sang dès 52 minutes, atteignant son maximum au bout de deux heures.
Actuellement, Imbed mesure environ trois cm de long et un cm de diamètre. Une pilule encore difficile à avaler ... Mais l'appareil n'a été testé que sur des cochons, peu regardants sur ce genre de détails. Les inventeurs prévoient de pousser la miniaturisation jusqu'à la taille d'une gélule standard, soit environ un cm de long, afin de procéder à des tests chez l'homme. D'après eux, ce type de capsule pourrait être à usage unique ou conçue pour demeurer dans le tube digestif pendant plusieurs jours ou semaines, envoyant des signaux continus au médecin.
L'invention est avant tout une preuve de concept. À l'heure où le rôle central du microbiote intestinal fait l'objet de toutes les attentions, sonder aisément les secrets de nos entrailles pourrait toutefois s'avérer très précieux. À terme, le but sera donc de développer des capsules pour détecter toutes sortes de pathologies gastro-intestinales
(références : Science, 25 mai 2018, DOI : 10.1126/science.aat8658, et MIT News et vidéo, 24 mai 2018)
http://science.sciencemag.org/content/360/6391/915
http://news.mit.edu/2018/ingestible-bacteria-on-a-chip-help-diagnose-disease-0524