Lorsque vous mangez un repas copieux, votre estomac envoie des signaux à votre cerveau qui créent une sensation de satiété, ce qui vous aide à réaliser qu’il est temps d’arrêter de manger. Un estomac plein de liquide peut également envoyer ces messages, c’est pourquoi il est souvent conseillé aux personnes au régime de boire un verre d’eau avant de manger.
Les ingénieurs du MIT ont désormais mis au point une nouvelle façon de tirer parti de ce phénomène, en utilisant une capsule ingérable qui vibre dans l’estomac. Ces vibrations activent les mêmes récepteurs d’étirement qui détectent lorsque l’estomac est distendu, créant ainsi une sensation illusoire de plénitude.
Chez les animaux ayant reçu cette pilule 20 minutes avant de manger, les chercheurs ont découvert que ce traitement stimulait non seulement la libération d’hormones signalant la satiété, mais réduisait également la consommation alimentaire des animaux d’environ 40 pour cent. Les scientifiques ont encore beaucoup à apprendre sur les mécanismes qui influencent le poids humain, mais si des recherches plus approfondies suggèrent que cette technologie pourrait être utilisée en toute sécurité chez l’homme, une telle pilule pourrait offrir un moyen peu invasif de traiter l’obésité, affirment les chercheurs.
« Pour quelqu’un qui souhaite perdre du poids ou contrôler son appétit, il pourrait être pris avant chaque repas », explique Shriya Srinivasan PhD ’20, ancienne étudiante diplômée du MIT et postdoctorante qui est maintenant professeur adjoint de bio-ingénierie à l’Université Harvard. « Cela pourrait être vraiment intéressant dans le sens où cela offrirait une option qui pourrait minimiser les effets secondaires que nous observons avec les autres traitements pharmacologiques. »
Srinivasan est l’auteur principal de la nouvelle étude, qui paraît aujourd’hui dans Avancées scientifiques. Giovanni Traverso, professeur agrégé de génie mécanique au MIT et gastro-entérologue au Brigham and Women’s Hospital, est l’auteur principal de l’article.
Un sentiment de plénitude
Lorsque l’estomac se distend, des cellules spécialisées appelées mécanorécepteurs détectent cet étirement et envoient des signaux au cerveau via le nerf vague. En conséquence, le cerveau stimule la production d’insuline, ainsi que d’hormones telles que le peptide C, le Pyy et le GLP-1. Toutes ces hormones agissent ensemble pour aider les gens à digérer leurs aliments, à se sentir rassasiés et à arrêter de manger. Dans le même temps, les niveaux de ghréline, une hormone favorisant la faim, diminuent.
Alors qu’il était étudiant diplômé au MIT, Srinivasan s’est intéressé à l’idée de contrôler ce processus en étirant artificiellement les mécanorécepteurs qui tapissent l’estomac, par le biais de vibrations. Des recherches antérieures avaient montré que les vibrations appliquées à un muscle peuvent donner l’impression que le muscle s’est étiré plus loin qu’il ne l’est réellement.
Je me demandais si nous pouvions activer les récepteurs d’étirement dans l’estomac en les faisant vibrer et en leur faisant percevoir que tout l’estomac avait été dilaté, pour créer une sensation illusoire de distension qui pourrait moduler les hormones et les habitudes alimentaires.
Shriya Srinivasan, auteur principal
En tant que postdoctorant à l’Institut Koch pour la recherche intégrative sur le cancer du MIT, Srinivasan a travaillé en étroite collaboration avec le laboratoire de Traverso, qui a développé de nombreuses approches novatrices pour l’administration orale de médicaments et d’appareils électroniques. Pour cette étude, Srinivasan, Traverso et une équipe de chercheurs ont conçu une capsule de la taille d’une multivitamine, qui comprend un élément vibrant. Lorsque la pilule, alimentée par une petite pile à l’oxyde d’argent, atteint l’estomac, les liquides gastriques acides dissolvent une membrane gélatineuse qui recouvre la capsule, complétant ainsi le circuit électronique qui active le moteur vibrant.
Dans une étude chez l’animal, les chercheurs ont montré qu’une fois que la pilule commence à vibrer, elle active les mécanorécepteurs, qui envoient des signaux au cerveau par stimulation du nerf vague. Les chercheurs ont suivi les niveaux d’hormones pendant les périodes où l’appareil vibrait et ont constaté qu’ils reflétaient les schémas de libération d’hormones observés après un repas, même lorsque les animaux étaient à jeun.
Les chercheurs ont ensuite testé les effets de cette stimulation sur l’appétit des animaux. Ils ont constaté que lorsque la pilule était activée pendant environ 20 minutes, avant que les animaux ne reçoivent de la nourriture, ils consommaient en moyenne 40 pour cent de moins que lorsque la pilule n’était pas activée. Les animaux ont également pris du poids plus lentement pendant les périodes où ils étaient traités avec la pilule vibrante.
« Le changement de comportement est profond et nécessite l’utilisation du système endogène plutôt que de toute thérapeutique exogène. Nous avons le potentiel de surmonter certains des défis et des coûts associés à l’administration de médicaments biologiques en modulant le système nerveux entérique », explique Traverso.
La version actuelle de la pilule est conçue pour vibrer pendant environ 30 minutes après son arrivée dans l’estomac, mais les chercheurs envisagent d’explorer la possibilité de l’adapter pour qu’elle reste dans l’estomac pendant des périodes plus longues, où elle pourrait être allumée et éteinte. sans fil selon vos besoins. Dans les études animales, les pilules ont traversé le tube digestif en quatre ou cinq jours.
L’étude a également révélé que les animaux ne présentaient aucun signe d’obstruction, de perforation ou d’autres impacts négatifs lorsque la pilule se trouvait dans leur tube digestif.
Une approche alternative
Ce type de pilule pourrait offrir une alternative aux approches actuelles pour traiter l’obésité, affirment les chercheurs. Les interventions non médicales telles que les exercices diététiques ne fonctionnent pas toujours et bon nombre des interventions médicales existantes sont assez invasives. Il s’agit notamment du pontage gastrique, ainsi que des ballons gastriques, qui ne sont plus largement utilisés aux États-Unis pour des raisons de sécurité.
Les médicaments tels que les agonistes du GLP-1 peuvent également contribuer à la perte de poids, mais la plupart d’entre eux doivent être injectés et sont inabordables pour de nombreuses personnes. Selon Srinivasan, les capsules MIT pourraient être fabriquées à un coût qui les rendrait accessibles aux personnes qui n’ont pas accès à des options de traitement plus coûteuses.
« Pour de nombreuses populations, certaines des thérapies les plus efficaces contre l’obésité sont très coûteuses. À grande échelle, notre appareil pourrait être fabriqué à un prix assez rentable », dit-elle. « J’aimerais voir comment cela transformerait les soins et la thérapie pour les personnes travaillant dans des contextes de santé mondiaux qui n’ont peut-être pas accès à certaines des options les plus sophistiquées ou les plus coûteuses disponibles aujourd’hui. »
Les chercheurs envisagent désormais d’explorer des moyens d’augmenter la fabrication des capsules, ce qui pourrait permettre des essais cliniques sur l’homme. De telles études seraient importantes pour en savoir plus sur la sécurité des dispositifs, ainsi que pour déterminer le meilleur moment pour avaler la capsule avant un repas et à quelle fréquence elle devrait être administrée.
Parmi les autres auteurs de l’article figurent Amro Alshareef, Alexandria Hwang, Ceara Byrne, Johannes Kuosmann, Keiko Ishida, Joshua Jenkins, Sabrina Liu, Wiam Abdalla Mohammed Madani, Alison Hayward et Niora Fabian.
La recherche a été financée par les National Institutes of Health, Novo Nordisk, le Département de génie mécanique du MIT, une bourse Schmidt Science et la National Science Foundation.
