L’auteur principal Junwei Li avec le nouveau film, contenu dans une capsule
Maintenir un taux de glucose sain dans le sang est une tâche essentielle mais souvent pénible pour les diabétiques, qui implique des injections d’insuline régulières et des analyses sanguines par piqûre du doigt pour s’assurer que tout est sous contrôle. Un nouveau film synthétique développé au MIT pourrait devenir un outil puissant pour aider à gérer la maladie, avec la possibilité de s’auto-assembler dans l’intestin pour bloquer l’absorption du glucose et se dissoudre ensuite en toute sécurité. Et son potentiel pourrait ne pas s’arrêter là.
Le film a été développé par un groupe d’ingénieurs du MIT qui se sont inspirés des capacités collantes des moules, capables de former des prises solides comme le roc sur des objets grâce à une substance collante qu’elles sécrètent. L’un des principaux ingrédients de cette substance est la polydopamine, un polymère composé de monomères de dopamine, qui est le même neurotransmetteur que l’on trouve dans le cerveau humain.
En approfondissant les détails de la formation de ces polymères, l’équipe a découvert qu’une enzyme appelée catalase joue un rôle important, permettant aux molécules individuelles de s’assembler dans la chaîne. La catalase se trouve également dans notre tube digestif, avec de fortes concentrations dans la partie supérieure de l’intestin grêle.
L’équipe s’est donc mise au travail pour concevoir un matériau qui pourrait être consommé sous forme liquide et utilisé à la place des capsules de médicaments, en formant une paroi intestinale pour favoriser ou rejeter l’absorption de médicaments, de nutriments et de molécules.
« Les enfants ne sont souvent pas capables de prendre des formes solides comme les gélules et les comprimés », explique Giovanni Traverso, auteur principal de l’étude. « Nous avons commencé à réfléchir à la possibilité de développer des formulations liquides qui pourraient former une doublure épithéliale synthétique pouvant ensuite être utilisée pour l’administration des médicaments, ce qui faciliterait la prise du médicament par le patient ».
Les chercheurs ont découvert que si la dopamine est combinée à une petite quantité de peroxyde d’hydrogène dans la solution liquide, la catalase de l’intestin grêle produit de l’oxygène et de l’eau en réponse. À leur tour, l’oxygène amène les molécules de dopamine à se regrouper et à former un film polymère PDA, qui enrobe l’intestin grêle en quelques minutes.
« Ces polymères ont des propriétés de muco-adhésion, ce qui signifie qu’après la polymérisation, le polymère peut s’attacher très fortement à la paroi intestinale », explique Junwei Li, auteur principal de l’étude. « De cette façon, nous pouvons générer des revêtements synthétiques, de type épithélial, sur la surface intestinale d’origine ».
Ce processus a été démontré chez le porc, et une fois que l’équipe a établi comment le film auto-assemblé pouvait être formé, elle a commencé à étudier les différentes façons de l’utiliser. En incorporant de minuscules réticulants dans le polymère, ils ont découvert qu’ils pouvaient le rendre impénétrable au glucose, une capacité très prometteuse qui pourrait un jour offrir aux diabétiques une toute nouvelle façon de gérer leur état ou aider à traiter d’autres troubles métaboliques, tels que l’obésité.
Les chercheurs ont également expérimenté d’autres additifs pour le film polymère auto-assemblé. Ils ont découvert qu’en fixant l’enzyme lactase, le film pouvait améliorer la digestion du lactose d’environ 20 fois. Ils ont également découvert qu’en intégrant un médicament appelé praziquantel pour traiter la schistosomiase, une maladie tropicale, le médicament pouvait être libéré progressivement au cours d’une journée, ce qui représente une nette amélioration par rapport aux trois doses quotidiennes que doivent actuellement prendre les malades.
« Ces trois applications sont assez distinctes, mais elles donnent une idée de l’étendue des choses qui peuvent être faites avec cette approche », explique Giovanni Traverso.
Fait important, l’équipe a également montré que le revêtement ne dure qu’environ 24 heures avant d’être éliminé par les processus naturels qui remplacent continuellement la paroi intestinale. Les tests sur l’absorption des nutriments après l’élimination du film n’ont montré aucune différence entre les animaux qui l’ont reçu et un groupe témoin.
À partir de là, l’équipe continuera à étudier la sécurité de la technologie, mais il faut noter que certaines études préliminaires sur les rats montrent déjà des signes prometteurs à cet égard.
https://news.mit.edu/2020/synthetic-gi-coating-0826
https://stm.sciencemag.org/content/12/558/eabc0441.abstract
