Le projet MINERVA a élaboré le premier modèle physique complet de l’axe microbiote-intestin-cerveau, offrant ainsi de nouveaux axes de recherche et ouvrant la voie à des thérapies fondées sur le régime alimentaire.Malgré la prévalence et les coûts socio-économiques des maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer, leurs déclencheurs demeurent entourés d’un épais mystère. Le lien entre le cerveau, l’intestin et sa microflore intestinale pourrait constituer une source potentielle.
Proposé pour la première fois il y a un siècle, ce domaine de recherche laisse entendre que certaines maladies neurodégénératives sont influencées par le régime alimentaire et le mode de vie.
«Nous avons maintenant la preuve que le vieillissement, les régimes alimentaires malsains et le stress ont une influence sur le microbiote intestinal; de plus en plus de données indiquent que ces phénomènes ont une incidence sur les fonctions cérébrales. Nous manquons toutefois d’outils de recherche in vitro pour passer d’une corrélation à un lien de causalité», explique Carmen Giordano, coordinatrice du projet MINERVA, financé par le Conseil européen de la recherche (CER).
MINERVA a mis au point la première plateforme d’ingénierie multi-organes, qui permet de modéliser les liens biologiques clés le long de l’axe microbiote-intestin-cerveau.
«Il s’agit d’une réalisation exceptionnelle pour l’étude des mécanismes biochimiques qui sous-tendent l’hypothèse microbiote-neurodégénérescence et pour la recherche de traitements fondés sur le régime alimentaire», ajoute Carmen Giordano, professeure associée à l’université polytechnique de Milan, hôte du projet.
Une plateforme multi-organes révolutionnaire
La plateforme multi-organes de MINERVA comporte trois compartiments interconnectés. Chacun d’eux accueille des dispositifs brevetés d’organes sur puce millifluidiques chargés de modèles cellulaires représentant les caractéristiques clés du cerveau et de la barrière hémato-encéphalique, de l’épithélium intestinal et du système immunitaire, et du microbiote.
Ces dispositifs sont reliés les uns aux autres de manière hydraulique afin de simuler le transport le long de l’axe de molécules bioactives, principalement le sécrétome, produit par le microbiote. Les modèles cellulaires in vitro au sein de ces dispositifs ont été élaborés dans le but de simuler les caractéristiques clés des systèmes biologiques pertinents.
Par exemple, le compartiment microbiote est capable de cultiver des bactéries dans une matrice de polymères 3D modélisant le mucus intestinal, un composant essentiel de l’épithélium intestinal.
Tandis que dans le compartiment cerveau, un nouveau modèle de cellules cérébrales en 3D simule le tissu cérébral et d’autres caractéristiques biologiques, dans des conditions physiologiques et pathologiques normales…
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