CORAL : une capsule ingérable imprimée en 3D pour prélever un échantillon du microbiome intestinal

Le microbiote intestinal est un écosystème complexe rempli de bactéries de virus, de champignons et de parasites résidant dans nos intestins. Influencé par à la fois l’alimentation et l’environnement, chaque personne possède un microbiome unique. Cet écosystème interagit avec les systèmes digestif, immunitaire, nerveux et endocrinien. En vue de faire faire progresser les recherches dans ce domaine, une équipe de NYU Abu Dhabi a développé une capsule imprimée en 3D connue sous le nom de CORAL (Cellularly Organized Repeating Lattice) conçue pour recueillir des échantillons microbiens depuis l’intestin grêle, au fur et à mesure que la capsule circule dans le tractus digestif. Ce nouvel outil permet aux chercheurs de mieux comprendre comment le microbiote intestinal influence notre santé.

L’équipe de  NYU Abu Dhabi veut explorer le microbiome de l’intestin grêle, car traditionnellement les études étaient fondées sur des échantillons fécaux. Ce qui représente principalement les microbes du gros intestin. Cela laisse l’intestin grêle non exploré, malgré le fait qu’il soit le carrefour de nombreuses interactions cruciales entre le corps et les microbes. La coautrice de l’étude, Hanan Mohammed, a expliqué : « Les communautés bactériennes présentes dans l’intestin influencent profondément l’immunité, le métabolisme, le vieillissement et la santé globale. Le potentiel de CORAL réside dans sa capacité à permettre une détection plus précoce des maladies, à suivre l’efficacité des traitements, et, à terme, à développer de nouvelles thérapies basées sur le microbiome pour rétablir l’équilibre lorsqu’il est perturbé. »

CORAL : inspiré par les coraux marins

Les créateurs de CORAL capsule se sont inspirés de la vie marine. Créée à partir d’une résine inerte, la capsule comporte une texture similaire à celles des coraux marins, qui grâce à leur structure poreuse retiennent une vie microbienne variée. L’équipe de recherche a, toutefois, créé une TPMS (triply periodic minimal surface), conçue pour piéger la bactérie pour CORAL. L’impression 3D était critique pour achever la conception de cette pièce. Selon les notes d’études : “Fabriquer des structures à base de TPMS à l’échelle microscopique, est un challenge. Cependant, les avancées récentes dans la fabrication additive (l’impression 3D)  production d’architectures TPMS complexes et autoportantes à des résolutions nanométriques.”

CORAL est composé de trois éléments principaux : une coque externe, un noyau interne ainsi qu’un capuchon qui maintient le noyau en place avant son retrait. L’objectif visé, de cette conception en plusieurs parties est d’isoler le contenu de l’intestin grêle des parties suivantes du tractus gastro-intestinal. De ce fait, la capsule a été créée en une seule étape de fabrication additive. CORAL (diamètre de 2,1 mm et longueur de 8,2 mm, bouchon compris) a été fabriquée à l’aide de la microstéréolithographie par projection (PμSL), avec une machine de Boston MicroFab. La fabrication s’effectuant en une seule étape, elle permet de gagner du temps et réduire les coûts.  Cette méthode d’échantillonnage passif est une initiation intéressante pour des études à plus grande échelle, ou pour une utilisation clinique.

Une fois avalée, CORAL récupère des échantillons de microbiomes tout en se déplaçant naturellement dans le corps, jusqu’à son élimination dans les selles. À partir de là, les chercheurs peuvent retirer la capsule et l’analyser. L’équipe de la NYU Abu Dhabi a testé Coral sur des tissus d’animaux isolés et sur des rats vivants. Leurs tests ont rapporté que la capsule circule sans risque dans le corps. L’analyse génétique révèle que Coral est capable de récupérer des communautés microbiennes, qui sont souvent perdues dans les échantillons fécaux, telles que le Streptococcus, l’Enterococcus et le Curtobacterium.

La conception simple de CORAL visait à minimiser les points de défaillances, créant ainsi fonctionnalité qui accroît son utilité. L’équipe prévoit de commencer  bientôt des tests sur des patients. « Nous considérons CORAL comme un outil novateur permettant d’accéder à des zones de l’intestin qui étaient jusqu’à présent inaccessibles. Dans le domaine de la recherche, il permettra aux scientifiques d’étudier les communautés microbiennes de l’intestin grêle avec un niveau de détail sans précédent. Sur le plan clinique, nous envisageons qu’il soutienne les diagnostics non invasifs et les stratégies de traitement personnalisées pour les affections liées à l’intestin », a conclu le coauteur Aashish Jha. Pour en savoir plus sur cette recherche, consultez l’étude ICI

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*Photo de couverture : Hanan Mohammed et Khalil B. Ramadi observant la capsule CORAL.