La connexion intestin-cerveau: comment la santé intestinale affecte-t-elle la fonction neurologique?

Ingénieurs, cliniciens et biologistes ont uni leurs forces pour créer une plateforme permettant d'étudier le lien entre la flore bactérienne intestinale et le système nerveux central.

Après des décennies de recherche, les causes ou les origines des maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer ou la maladie de Parkinson sont encore largement inconnues. La recherche sur la connexion entre les micro-organismes de l'intestin humain et du cerveau, appelée axe microbiote-intestin-cerveau, s'est intensifiée ces dernières années. Cet axe fait l'objet d'une attention particulière dans des domaines axés sur les bases biologiques et physiologiques des troubles psychiatriques, neurodéveloppementaux, liés à l'âge et neurodégénératifs.

Bien qu'il existe une quantité considérable de données analysant l'impact du microbiote sur le fonctionnement du cerveau, le rôle du microbiote dans la neurodégénérescence n'est pas facile à expliquer. C'est là qu'intervient le projet MINERVA, financé par l'UE, qui vise à développer une plateforme technologique pour étudier la relation entre la microflore intestinale et le fonctionnement du cerveau dans des conditions saines et pathologiques.

Le site web du projet fait référence à "l'absence d'un modèle complet de l'axe microbiote-intestin-cerveau capable de surmonter la complexité actuelle du modèle in vivo avec la simplicité des outils in vitro". Il y est ajouté: "Dans le cadre de MINERVA, ce fossé sera ciblé à l'aide d'une APPROCHE INNOVANTE fondée sur le génie biologique, explorant la relation entre la neurodégénérescence et la microflore intestinale humaine de manière complètement NOUVELLE."

De nouveaux laboratoires

Deux nouveaux laboratoires (laboratoires TechnoBiology) de l'École polytechnique de Milan, hôte et bénéficiaire du projet MINERVA, ont récemment été présentés à la communauté scientifique. Un communiqué de presse publié sur "EurekAlert!" explique: "L'objectif principal des laboratoires TechnoBiology est la réalisation de dispositifs technologiques et de modèles cellulaires de pointe pour l'étude des mécanismes biochimiques impliquant de multiples organes et systèmes biologiques de notre corps, dans des conditions physiologiques et pathologiques."

Selon le même communiqué, les laboratoires faciliteront la coopération entre ingénieurs et chercheurs en sciences de la vie "pour le développement de dispositifs d'organes sur puce capables de recevoir des modèles in vitro avancés basés sur des cellules (laboratoire MINERVA) et des bactéries (laboratoire ATHENA) développées en 2D ou 3D". Citée dans le communiqué de presse, la professeure Carmen Giordano, chercheuse principale du projet MINERVA, déclare: "Selon notre vision, cette nouvelle unité expérimentale deviendra un exemple vertueux d'un espace de travail interdisciplinaire où ingénieurs, biologistes, biotechnologistes et cliniciens travaillent ensemble pour relever de nouveaux défis technologiques et scientifiques complexes."

Un article publié récemment dans la revue "Trends in Molecular Medicine" explique le concept d'organe sur puce. "La nouvelle frontière de la recherche en génie biologique utilise des systèmes microfluidiques, appelés “organes sur puce”, qui combinent la technologie du laboratoire sur puce et la culture organotypique en 3D. Les organes sur puce sont des bioréacteurs miniaturisés de dimensions millimétriques, avec perfusion continue du milieu de culture." Selon le même article, en plus d'imiter les aspects fonctionnels des états physiopathologiques dans les tissus et les organes, ces systèmes "permettent également d'évaluer les effets des agents thérapeutiques, réduisant ainsi les coûts et améliorant le rendement par rapport aux modèles animaux, avec l'avantage de réduire les préoccupations éthiques".

Des modèles modifiés

Le projet MINERVA (MIcrobiota-Gut-BraiN EngineeRed platform to eVAluate intestinal microflora impact on brain functionality) devrait prendre fin en 2022. Comme indiqué dans un rapport périodique publié sur CORDIS, MINERVA "devrait fournir: 1) la première plateforme conçue et validée représentant l'axe microbiote-intestin-cerveau; 2) trois nouveaux modèles in vitro modifiés du microbiote, de l'intestin et du cerveau; 3) deux nouveaux modèles 3D de cellules cérébrales et 4) de nouvelles perspectives pour clarifier le mécanisme biochimique entre le microbiote et la neurodégénérescence".

Avec la vision de MINERVA, les scientifiques impliqués dans le projet espèrent que les maladies neurodégénératives bénéficieront de nouvelles stratégies préventives et thérapeutiques peu invasives, économiques et basées sur la prise en charge du microbiote.

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
site web du projet MINERVA