L’intestin est l’un des organes les plus complexes du corps. À l’intérieur, il regorge d’une population microbienne diversifiée qui interagit et coopère avec les cellules intestinales pour digérer les aliments et les médicaments. Les perturbations de ce microbiome ont des liens étroits avec un large éventail de maladies, telles que les maladies inflammatoires de l’intestin, l’obésité, l’asthme et même les troubles psychologiques et comportementaux.
Des modèles valides de l’intestin sont donc extrêmement utiles pour comprendre sa fonction et les affections associées. Dans APL Bioengineering, par AIP Publishing, des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley et du Lawrence Berkeley National Lab ont décrit comment les dispositifs gut-on-a-chip peuvent relier les modèles de laboratoire et la biologie humaine.
Les dispositifs d’organes sur puce sont des modèles miniaturisés d’organes humains. Ils contiennent de minuscules microcanaux où les cellules et les cultures tissulaires interagissent avec des nutriments contrôlés avec précision. Réglementer l’environnement de la cellule de cette manière est crucial pour créer des modèles réalistes de tissus.
L’utilisation de ces modèles évite les défis longs et coûteux des essais cliniques et les problèmes éthiques liés aux tests sur les animaux.
« La recherche médicale est actuellement confrontée à des obstacles majeurs, à la fois en termes de compréhension de la science fondamentale régissant la fonction des organes humains et de recherche et développement de nouveaux médicaments et thérapeutiques », a déclaré l’auteur Amin Valiei. « L’accès à des modèles valides d’organes humains qui peuvent être étudiés facilement en laboratoire peut considérablement accélérer les découvertes scientifiques et le développement de nouveaux médicaments. »
La modélisation du microbiome est particulièrement difficile en raison de ses conditions environnementales uniques. Grâce à une conception créative, les dispositifs gut-on-a-chip peuvent simuler bon nombre de ces propriétés, telles que l’atmosphère anaérobie de l’intestin, le flux de fluide et les impulsions de contraction/relaxation. La culture de cellules intestinales dans cet environnement signifie qu’elles ressemblent davantage à la biologie humaine par rapport aux cultures cellulaires de laboratoire standard.
« De récents modèles d’intestin sur puce ont démontré leur succès dans le maintien d’une coculture viable des cellules intestinales humaines et du microbiome pendant quelques jours et même jusqu’à des semaines », a déclaré Valiei. « Cela ouvre de nouvelles voies pour analyser le microbiome dans des conditions biologiquement pertinentes. »
Les auteurs mettent en évidence les principaux dispositifs gut-on-a-chip et leur succès dans la simulation de la biologie cellulaire microbienne et humaine. Ils décrivent également les modèles de maladies actuels et les études de médicaments utilisant la technologie.
« Ses capacités uniques rendent l’organe sur puce apte à de nombreuses recherches à l’avenir », a déclaré Valiei.
L’équipe étudie actuellement la dysbiose, un déséquilibre de la communauté microbienne intestinale ayant des conséquences majeures sur la santé. Ils visent à trouver des moyens innovants pour diagnostiquer, atténuer et traiter cette condition.
