Le microbiote, un organe difficile à cerner…

Le microbiote intestinal… Quel vaste organe ! Il se compose d’un très grand nombre de microorganismes dont cent mille milliards de bactéries, principalement abritées au cœur de nos intestins. Les bactéries sont dix fois plus nombreuses que nos cellules humaines. Nous sommes donc composés en grande partie de bactéries, avec qui nous vivons en symbiose.

Le microbiote intestinal, nous le développons dès notre naissance. Il se complexifie au fur et à mesure que le temps passe, jusqu’à devenir mature à 2-3 ans.

Écosystème très complexe et diversifié, il est à l’origine de nombreuses fonctions indispensables au maintien de notre santé comme les fonctions de digestion ou immunitaires (le processus de digestion ou encore l’immunité). Cependant, nombreux sont les facteurs pouvant être à l’origine de son déséquilibre (dysbiose) et entraîner des dysfonctionnements : inconfort intestinal, défenses immunitaires en berne…

… dont l’étude reste compliquée

Pour en apprendre davantage sur ces microbes et leurs rôles, il faut pouvoir les étudier. Pas évident d’y arriver, car l’intérieur de nos intestins n’est pas facile d’accès. Actuellement, c’est l’étude de nos selles qui donnent des informations aux scientifiques. Néanmoins, la composition bactérienne de celles-ci reflète principalement celle retrouvée au niveau du côlon. Une part d’ombre existe alors concernant les bactéries contenues au début des intestins.

Une gélule développée pour récupérer des échantillons du microbiote

C’est pourquoi une équipe de chercheurs de l’Université Tufts aux Etats-Unis a réfléchi à la question. Le concept ? Développer un système que l’on puisse ingérer oralement capable de récupérer des échantillons de notre microbiote dans toutes les régions intestinales et ce, de façon spécifique.

Ils ont créé une gélule de taille classique, biocompatible et imprimée en 3D.

Elle est recouverte d’un revêtement protecteur qui se dissout dans l’intestin, car sensible au pH intestinal. L’enrobage gastro-résistant résiste à l’environnement acide de l’estomac et ne se dissout que dans l’environnement neutre / basique de l’intestin, où ont lieu les prélèvements.

Une innovation prometteuse…

La région intestinale à étudier peut être sélectionnée grâce à la présence d’un aimant contenu dans la gélule, permettant le contrôle du mouvement de celle-ci. L’immobilisation de la gélule permet un échantillonnage préférentiel de certaines régions de l’intestin, de sorte qu’une plus grande partie de l’échantillon recueilli provienne de la région ciblée. Sans cet aimant, la gélule prélèverait uniformément sur toute la longueur du tractus gastro-intestinal.

La gélule est bi-compartimentée. Elle se compose :

  • d’un compartiment contenant une tête d’échantillonnage supérieure où se trouvent des canaux en forme hélicoïdale,
  • et d’un second compartiment contenant une chambre de sel servant de pompe osmotique.

… basée sur le principe de l’osmose

La gélule fonctionne en effet selon le principe de l’osmose. L’osmose est un phénomène basé sur le transfert d’un solvant d’une région faiblement concentrée (hypotonique) à travers une membrane semi-perméable en direction d’une région plus fortement chargée en solutés (hypertonique). Dans la gélule, le processus d’osmose provoque le passage du solvant (eau) à travers la membrane à partir des canaux hélicoïdaux dans la chambre de sel. Le débit dépend des propriétés de cette membrane (comme son épaisseur, sa porosité, sa surface) et du gradient de concentration entre les régions. L’échantillonneur de liquide consiste en une pompe osmotique qui aspire en permanence le liquide de l’intestin dans les canaux de collecte.

Nul besoin de pile ou autre batterie pour qu’elle fonctionne : il s’agit d’un échange entre le fluide contenu dans la gélule et le fluide de la lumière intestinale. Tout est une question de pression.

Un colorant fluorescent est également inclus dans la gélule afin de la détecter plus facilement après l’excrétion dans les selles.

Les auteurs concluent qu’il s’agit d’une méthode peu invasive et peu onéreuse permettant une meilleure compréhension du microbiote et l’étude de traitements en temps réel. Une belle innovation qui pourra améliorer nos connaissances sur la composition du microbiote intestinal et son rôle dans certaines pathologies.

LC

REZAEI NEJAD H, OLIVEIRA BCM, SADEQI A, DEHKHARGHANI A, KONDOVA I, LANGERMANS JAM, GUASTO JS, TZIPORIS, WIDMER G, SONKUSALE SR.  Ingestible osmotic pill for invivo sampling of gut microbiome. Advanced Intelligent Systems. 2019