Les bactéries biotechnologiques pourraient aider les diabétiques

Des microbes intestinaux amicaux qui ont été conçus pour fabriquer une protéine spécifique peuvent aider à réguler la glycémie chez les souris diabétiques, selon une recherche préliminaire présentée la semaine dernière au Société chimique américaine conférence à Washington, D.C. Alors que la recherche n'en est qu'à ses débuts, les microbes, qui pourraient être cultivés dans le yaourt, pourraient un jour constituer un traitement alternatif pour les personnes atteintes de diabète.

Ingénierie des bactéries comestibles : Les chercheurs ont conçu des bactéries amicales (points dans la moitié inférieure de l'image) pour produire une protéine qui déclenche la production d'insuline par les cellules épithéliales intestinales (en haut, surlignées en bleu).

La recherche représente une nouvelle approche des probiotiques : des suppléments séculaires composés de bactéries non nocives, telles que celles trouvées dans le yaourt, qui sont ingérées pour promouvoir la santé. Grâce à une compréhension croissante de ces microbes, une poignée de scientifiques tentent de les concevoir pour soulager des maux spécifiques. Le concept d'utilisation de bactéries pour aider à effectuer (ou à corriger) des troubles humains est extrêmement créatif et intéressant, a écrit Kelvin lee , ingénieur chimiste à l'Université du Delaware, dans le Maryland, dans un e-mail. Même s'il ne conduit pas directement à une solution à la question du diabète, il ouvre de nouvelles pistes de réflexion dans un sens plus général, explique Lee, qui n'a pas participé à la recherche.

Les personnes atteintes de diabète de type 1 n'ont pas la capacité de fabriquer de l'insuline, une hormone qui incite les cellules musculaires et hépatiques à absorber le glucose et à le stocker pour produire de l'énergie. Jean March , ingénieur biochimique à l'Université Cornell, à Ithaca, NY, et ses collaborateurs ont décidé de recréer ce circuit essentiel en utilisant le système de signalisation existant entre les cellules épithéliales tapissant l'intestin et les millions de bactéries saines qui résident normalement dans l'intestin. Ces cellules épithéliales absorbent les nutriments des aliments, protègent les tissus des bactéries nocives et écoutent les signaux moléculaires des bactéries utiles. S'ils se signalent déjà l'un à l'autre, pourquoi ne pas signaler quelque chose que nous voulons ? demande Mars.

Les chercheurs ont créé une souche non pathogène E. coli bactéries qui produisent une protéine appelée GLP-1. Chez les personnes en bonne santé, cette protéine incite les cellules du pancréas à fabriquer de l'insuline. L'année dernière, March et ses collaborateurs ont montré que des cellules bactériennes modifiées sécrétant la protéine pouvaient déclencher des cellules intestinales humaines dans un plat pour produire de l'insuline en réponse au glucose. (On ne sait pas encore pourquoi la protéine a cet effet.)

Dans la nouvelle recherche, les chercheurs ont donné la bactérie à des souris diabétiques. Après 80 jours, les souris sont passées du diabète à des taux sanguins de glucose normaux, explique March. Les souris diabétiques qui n'ont pas été nourries avec les bactéries modifiées avaient toujours des taux de sucre dans le sang élevés. La promesse, en bref, est qu'un diabétique pourrait manger du yaourt ou boire un smoothie comme thérapie à l'insuline sensible au glucose plutôt que de se fier aux injections d'insuline, explique Kristala Jones Prather, ingénieure biochimique au MIT, qui n'a pas participé à la recherche.

La création de bactéries qui produisent la protéine présente un certain nombre d'avantages par rapport à l'utilisation de la protéine elle-même comme traitement. Les bactéries peuvent sécréter juste la bonne quantité de protéine en réponse aux conditions dans l'hôte, dit March. Cela pourrait finalement minimiser le besoin d'autosurveillance et permettre aux propres cellules du patient (ou aux cellules du commensal) E. coli ) pour fournir la quantité appropriée d'insuline en cas de besoin, dit Cynthia Collins , bioingénieur au Rensselaer Polytechnic Institute, à Troy, NY, qui n'était pas impliqué dans la recherche.

De plus, produire la protéine là où elle est nécessaire résout certains des problèmes avec les médicaments à base de protéines, qui peuvent être coûteux à fabriquer et souvent se dégrader pendant la digestion. Purifier la protéine et ensuite passer au-delà de l'intestin coûte très cher, dit March. Les probiotiques sont bon marché – moins d'un dollar par dose. Dans les milieux défavorisés, ils pouvaient être cultivés dans du yaourt et distribués dans un village.

Les chercheurs n’ont pas encore étudié les intestins des animaux, ils ne savent donc pas exactement comment ni où les souris diabétiques produisent de l’insuline. Il n'est pas encore clair non plus si le traitement, qui déclenche vraisemblablement la production d'insuline par les cellules intestinales, a des effets nocifs, tels qu'une surproduction de l'hormone ou peut-être une inhibition de la fonction normale des cellules épithéliales. Les souris semblent avoir une glycémie normale à ce stade et leur poids est normal, explique March. S'ils arrêtaient de manger, nous serions inquiets.

Les microbes de March sont l'une des nombreuses nouvelles souches développées pour traiter les maladies, y compris les bactéries conçues pour lutter contre les caries, produire des vitamines et traiter l'intolérance au lactose. Le groupe de March élabore également une souche de E. coli conçu pour prévenir le choléra. La prévention du choléra doit être quelque chose de bon marché et facile et facilement transmis de village en village, alors pourquoi ne pas utiliser quelque chose qui peut être mélangé avec de la nourriture et cultivé gratuitement ? dit mars.

Cependant, le travail n'en est qu'à ses débuts; l'utilisation d'organismes vivants comme thérapies est susceptible de présenter des défis uniques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer combien de temps ces bactéries peuvent persister dans l'intestin, ainsi que si la modification de la flore intestinale a des effets nocifs, explique Prather du MIT.

De plus, des recherches récentes montrent que différentes personnes ont différents types de colonies de bactéries intestinales, et on ne sait pas comment ces variations pourraient affecter les traitements bactériens. Cela peut être particulièrement difficile lorsqu'il s'agit de déterminer la dose appropriée du microbe thérapeutique, explique Collins chez Rensselaer. La taille de la population de bactéries thérapeutiques et la durée de sa persistance dépendront probablement des microbes présents dans l'intestin d'un individu.

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