Les infections sexuellement transmissibles (IST) ont non seulement un impact sur la santé d'un individu, mais entraînent également des pertes économiques de plusieurs milliards de dollars dans le monde. Pour étudier ces maladies, une équipe de chercheurs a développé le premier modèle « d'organe sur puce » à capacité immunitaire qui reproduit de manière réaliste l'environnement cervical humain, permettant aux scientifiques d'étudier comment le microbiome, le système immunitaire et les IST interagissent, ce qui n'était pas possible auparavant avec des cultures cellulaires ou des modèles animaux trop simplifiés. Des scientifiques de l'École de médecine de l'Université du Maryland (UMSOM) et de l'École de médecine dentaire (UMSOD), de l'Université du Delaware et de l'Université de Virginie ont publié la recherche dans la revue Avancées scientifiques.
La chlamydia et la gonorrhée représentent une part substantielle du fardeau des IST, avec des coûts médicaux directs combinés estimés à environ 1 milliard de dollars par an rien qu'aux États-Unis, en raison de leur incidence élevée et des complications associées. À l'échelle mondiale, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) rapporte près d'un million de nouvelles infections par IST. tous les jours chez les personnes âgées de 15 à 49 ans, dont 129 millions de nouveaux cas de chlamydia par an. Au-delà de leur impact économique, la chlamydia et la gonorrhée peuvent entraîner de graves complications pour la santé des femmes, notamment une maladie inflammatoire pelvienne, l'infertilité et des issues de grossesse défavorables telles qu'un accouchement prématuré.
Ce nouveau modèle révolutionnera la manière dont les scientifiques étudient les IST, conduisant à une meilleure compréhension de ces affections, ainsi qu'à la possibilité de mettre au point de meilleurs traitements. L’autre aspect puissant de cette recherche a été sa collaboration interdisciplinaire dans la recherche. En intégrant la science de l'ingénierie, de la microbiologie, de l'immunologie et du microbiome, nous avons pu construire un modèle qui reflète plus étroitement la biologie humaine et la complexité du microenvironnement cervical. »
Jacques Ravel, Ph. D., co-auteur principal, Directeur du Centre de recherche et d'innovation sur le microbiome (CAMRI) au sein de l'Institut des sciences du génome (IGS) de l'UMSOM ; professeur John L. Whitehurst de médecine, de microbiologie et d'immunologie et doyen adjoint pour l'avancement de la recherche à l'UMSOM
Le modèle d'organe sur puce, scientifiquement connu sous le nom de « système microphysiologique », simule le col de l'utérus humain à l'aide de cellules épithéliales cervicales, de cellules de tissus de soutien, de cellules immunitaires, de flux de fluides et de microbiomes couramment trouvés dans le vagin. Le modèle se compose d’une membrane poreuse recouverte de cellules cervicales humaines d’un côté et de cellules de soutien de l’autre. Les fluides circulent des deux côtés, imitant les conditions physiologiques. Lorsque des microbiomes et des agents pathogènes sont ajoutés, le modèle reproduit des aspects clés de ce qui se passe dans le col de l’utérus humain.
« L'un des principaux objectifs était de développer un système modèle complexe à la fois pratique et accessible, permettant aux chercheurs extérieurs aux laboratoires de bio-ingénierie de l'adopter et de l'appliquer pour répondre à d'importantes questions biologiques », a déclaré le co-auteur principal Jason Gleghorn, PhD, professeur agrégé de génie biomédical à l'Université du Delaware, qui a dirigé le développement du modèle. « La nécessité de ce modèle était particulièrement critique pour étudier le microbiome vaginal, dont nous savons qu'il joue un rôle important dans la susceptibilité aux IST. »
Après avoir développé le modèle, l'équipe de chercheurs l'a testé en utilisant deux infections sexuellement transmissibles : la chlamydia, causée par Chlamydia trachomatis, et la gonorrhée, causée par Neisseria gonorrhoeae.
« L'une des découvertes les plus intéressantes a été que, tout comme chez les femmes, les microbiomes protecteurs dominés par Lactobacillus crispatus infection limitée dans le modèle, soulignant davantage le rôle critique du microbiome vaginal dans le risque d’IST. En revanche, lorsque nous avons introduit des microbiomes « non optimaux », les infections se sont aggravées », a déclaré le Dr Ravel. « Ce modèle fournit un nouvel outil puissant pour développer des traitements plus rapides, plus efficaces et personnalisés, pour tester de nouvelles thérapies, telles que les probiotiques ou les biothérapeutiques vivantes, afin de protéger les femmes contre les infections avant qu'elles ne surviennent. Pour la première fois, nous pouvons simuler ce qui se passe dans le corps humain plutôt que de nous fier uniquement à des systèmes de boîtes de Pétri ou à des modèles animaux inadéquats. »
