La tendance actuelle est peut-être celle de la technologie portable, mais une équipe de recherche de Melbourne, en Australie, cherche à faire de grands progrès avec la variété ingérable. Cette semaine, Kourosh Kalantar-zadeh et ses collègues de l’Université RMIT ont publié un article dans Trends in Biotechnology décrivant le potentiel des capsules électroniques pouvant être ingérées pour fournir des mesures précises des gaz intestinaux. Selon eux, ces technologies permettraient de mieux comprendre en temps réel les activités des gaz dans l'organisme et leurs relations présumées avec certaines maladies.
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Notre système digestif est plus que de simples organes internes au travail. Nous avons également besoin de notre microbiome intestinal, un écosystème complet de bactéries variées qui aident à décomposer les aliments que nous mangeons par fermentation. Bien que certains des gaz intestinaux que nous émettons soient dus à l’ingestion d’air, d’autres sont créés lorsque différentes bactéries constituant le microbiome métabolisent des substances dans l’intestin.
Certaines études suggèrent que certains gaz peuvent être des marqueurs utiles de l'état de santé d'une personne. Par exemple, les bactéries sulfato-réductrices produisent de l'hydrogène sulfuré, qui a été associé au syndrome du côlon irritable. Des liens ont également été établis entre la présence de certains gaz intestinaux et la maladie inflammatoire de l'intestin et le cancer du côlon. Si ces gaz peuvent être détectés et surveillés avec précision, les informations pourraient aider à renforcer la recherche sur les causes de ces maladies.
"Les effets de l'intestin sur les maladies gastro-intestinales représentent une part importante des dépenses de santé chaque année dans le monde", note Kalantar-zadeh, soulignant sa nouvelle approche en tant que moyen rentable d'aider à décrypter l'impact de l'intestin sur la santé en général. Professeur et microbiologiste à Stanford David Relman est d’accord: «De manière générale, la capacité de surveiller les fonctions microbiennes à l’échelle de la communauté, ou les services écosystémiques, dans l’intestin est un besoin essentiel et pourrait considérablement améliorer notre compréhension de leurs opérations.
Aujourd'hui, les gaz produits par le microbiome intestinal peuvent être mesurés à l'aide d'un appareil externe, un peu comme un alcootest. Cependant, une partie importante des données est perdue au cours du processus, car les gaz sont absorbés ou diffusés avant même que le sujet ne puisse expirer. Une autre technique consiste à analyser les matières fécales, qui font face à des défis similaires en raison du décalage temporel, ainsi qu’à la difficulté de relier les points de données sur la présence d’un gaz aux emplacements exacts dans le tube digestif, explique Lawrence David, professeur assistant en microbiomes à Duke.
Kalantar-zadeh s'est efforcé de trouver une méthode directe pouvant potentiellement donner lieu à des lectures plus précises et complètes.
Son analyse a porté sur deux stratégies: les systèmes de fermentation fécale et les capsules de gaz ingérables. Dans la première méthode, les matières fécales sont incubées dans des conditions similaires à celles du gros intestin. Les matières fécales contiennent des bactéries provenant de l'intestin, si bien que sa fermentation imite les types de réactions qui se produisent dans le corps. La seconde est de loin la méthode d’échantillonnage la plus directe: ramener le travail de laboratoire directement dans l’intestin au moyen d’une pilule électronique.
«Les deux pratiques sont non invasives et beaucoup plus précises que les méthodes pertinentes, car elles prélèvent les échantillons de gaz là où elles sont produites», explique Kalantar-zadeh.
Illustration de ce à quoi pourrait ressembler une capsule de détection de gaz électronique. (Kourosh Kalantar-zadeh) Les capsules de surveillance des gaz, prévues par Kalantar-zadeh à moins de 10 dollars l'unité, ressemblent à des comprimés que les patients peuvent avaler. Chaque capsule contient deux composants clés: un capteur qui surveille la présence de différents gaz intestinaux et une batterie servant d’alimentation. Les récents progrès technologiques ont conduit à des capteurs de gaz d’une longueur inférieure à 10 millimètres. Le capteur est relié à un microprocesseur et à un émetteur sans fil qui transmet les données à un enregistreur externe.
Les composants électroniques sont enfermés dans une enveloppe de capsule imperméable capable de résister à la forte humidité de l'intestin, mais avec une membrane perméable aux gaz à proximité du capteur. Comme les capteurs consomment de grandes quantités d’énergie car ils fonctionnent à des températures élevées, Kalantar-zadeh pense que les batteries lithium-ion constituent la source d’énergie optimale en raison de leur tension et de leurs capacités de charge élevées.
Les capsules reposent sur une micro-technologie établie à l'aide de capteurs de pH, de pression et de température ingérables, tels que le SmartPill et des caméras endoscopiques, que les patients peuvent avaler pour capturer des images du tube digestif. La durée de conservation de chaque capsule de gaz à l'intérieur du corps dépend de la rapidité avec laquelle fonctionne le tube digestif d'une personne, allant de un à plusieurs jours, explique Kalantar-zadeh. Avec des collaborateurs de l'Université de Melbourne, de l'Université Monash et du CSIRO, son équipe teste actuellement des prototypes de pilules sur des porcs. Ils ont pour objectif de publier prochainement ces résultats et d’espérer obtenir l’approbation d’essais cliniques sur des humains.
Gelman et David sont tous les deux enthousiasmés par la perspective de cette technologie, ainsi que par la richesse des données qu’elle pourrait éventuellement collecter. La collecte d’une masse critique d’informations est la prochaine étape essentielle pour bien comprendre l’impact des gaz intestinaux sur les conditions de santé et les traitements, at-il noté.
«L’utilité clinique nécessitera beaucoup plus de données et de connaissances quant aux composants en corrélation avec et prédisant la santé et la maladie des écosystèmes», a déclaré Relman.
