Inda et ses collègues ont créé une pilule contenant E. coli des bactéries génétiquement modifiées pour détecter l’oxyde nitrique, le peroxyde d’hydrogène et d’autres molécules produites en excès dans les intestins des personnes atteintes de MII. Un groupe de gènes a été ajouté aux bactéries qui les amènent à émettre de la lumière lorsqu’elles sont exposées à ces molécules inflammatoires. La pilule contient également des photodiodes, capables de détecter cette lumière, et une puce radio capable de transmettre le signal à l’extérieur du corps. L’équipe a rapporté ses premières découvertes dans Nature plus tôt cette année.
Le plus grand défi de l’équipe a été de trouver un moyen d’insérer tout cet équipement dans un objet suffisamment petit pour être avalé sans endommager l’estomac. « L’objectif était de créer un appareil fonctionnel avec suffisamment de signal mais suffisamment petit pour être sans danger pour les humains », explique Miguel Jimenez, chimiste au MIT qui était le partenaire d’Inda dans le développement de cet appareil. « De toute évidence, l’idéal serait une taille microscopique, mais il existe des limites physiques à la taille de la batterie et des diodes. »
L’équipe a réalisé la miniaturisation en déterminant le nombre minimum de bactéries nécessaires pour émettre un signal utile et en rendant l’électronique nécessaire pour détecter, traiter et transmettre ce signal aussi faible que possible. L’étape suivante consistait à intégrer les capteurs bactériens à l’électronique et à installer l’ensemble de l’installation dans un petit boîtier. Cette tâche était rendue plus délicate par le fait que les bactéries devaient être maintenues dans un environnement humide et que les composants électroniques devaient être maintenus au sec, ce qu’ils accomplissaient en les plaçant de chaque côté d’un film adhésif découpé au laser et transparent à la lumière visible. . L’ensemble du système a ensuite été emballé dans un boîtier imprimé en 3D, créant ainsi une pilule bioélectronique d’un volume inférieur à 1,4 centimètre cube.
AVEC LA COURTOISIE DES CHERCHEURS
Pour tester l’efficacité de la pilule, les chercheurs ont anesthésié des porcs, ont inséré chirurgicalement le dispositif dans leurs intestins, puis les ont refermés. (« Vous ne pouvez pas les entraîner à avaler. Si vous deviez simplement nourrir l’appareil, ils le mâcheraient », explique Jimenez.) L’équipe a découvert que l’appareil était capable de détecter les biomarqueurs de la MII et d’envoyer un signal à l’extérieur du corps. corps de porcs. Inda ajoute que la pilule doit maintenant être validée chez l’homme pour démontrer que les capteurs sont capables de détecter les biomarqueurs à des concentrations qui seraient indicatives d’une maladie.
Alessio Fasano, gastro-entérologue au Massachusetts General Hospital de Boston, affirme que la pilule bioélectronique est « futuriste ». Son équipe développe une « pill-cam », une capsule vidéo qui peut être avalée pour prendre des photos de tout l’intestin et surveiller les zones visibles d’inflammation.
Il dit qu’il serait extrêmement utile de disposer d’une méthode non invasive pour surveiller très tôt les changements dans l’inflammation. Détecter les poussées inflammatoires fréquentes des patients avant l’apparition des symptômes pourrait permettre une intervention plus précoce.
« Il s’agit d’une contribution très innovante dans un domaine où les besoins cliniques sont importants », dit-il.
