Analyzing food quality with an artificial intestine

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© 2012 EPFL

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Reproduire un intestin miniature sur puce, pour observer in vitro les effets des aliments sur la santé: tel est le but du projet NutriChip. Les premiers essais ont été menés sur les produits laitiers.

Que se passe-t-il dans notre corps, une fois que l’on a ingéré des aliments ? Les produits considérés comme sains sont-ils pour autant bénéfiques pour notre santé une fois digérés et absorbés? Développée par l’équipe de Martin Gijs de l’EPFL la puce NutriChip jette une nouvelle lumière sur ces questions. Avec le soutien de Nestlé, les chercheurs ont mis au point une sorte de paroi intestinale artificielle miniature. Elle permet d’identifier les aliments qui provoquent le plus d’inflammations dans le corps humain.

Prévenir les maladies inflammatoires chroniques
« De manière générale, lorsqu’un aliment et digéré et absorbé par l’intestin, il apporte avec lui des molécules pro-inflammatoires, dont certains acides gras saturés, dans notre organisme», explique Guy Vergères, du centre de recherche Agroscope Liebefeld-Posieux, partie prenante du projet. Ces molécules provoquent une réponse du système immunitaire, qui s’exprime par une inflammation légère et temporaire, et par l’apparition de biomarqueurs- les cytokines notamment- dans le sang. Un phénomène normal, mais qui doit être surveillé. «Si de telles conditions se répètent d’une manière cumulative sur une longue durée, cela pourrait contribuer à la mise en place de maladies inflammatoires chroniques», prévient Guy Vergères.
La plateforme NutriChip permet de comparer la capacité de différentes nourritures à diminuer la concentration de ces biomarqueurs, et donc, éventuellement, à réduire les inflammations. Comme point de départ, les scientifiques se sont concentrés sur un aliment largement consommé dans la population suisse: le lait. « Certaines études ont montré que la consommation de produits laitiers peut réduire la concentration de ces marqueurs de l’inflammation dans le sang, d’autres n’ont pas mesuré de réduction significative. Grâce à NutriChip, nous pourrons alimenter le débat avec de nouvelles données scientifiques», avance Martin Gijs.

 

Digestion artificielle : un processus complexe
En raison de la complexité du corps humain, le fait de reproduire un système gastrointestinal artificiel miniature s’est révélé très délicat. La solution des chercheurs de l’EPFL se présente sous la forme d’une puce de deux étages, communiquant à travers une membrane poreuse. 
L’étage du dessus, qui représente la paroi de l’intestin, est composé d’une culture de cellules épithéliales, qui forment une couche homogène de cellules. L’étage inférieur représente quant à lui la circulation sanguine et se compose de cellules immunitaires, de macrophages en particulier. Véritables éboueurs du corps humains, les macrophages, lorsqu’ils sont confrontés à des agents potentiellement nocifs, s’activent et produisent des molécules, dont les cytokines, pour activer les autres cellules du système immunitaire.

 

Munie de capteurs optiques haute-résolution (technologie CMOS), développés par l’équipe du Dr. Sandro Carrara à l’EPFL, la plateforme NutriChip peut repérer très précisément par fluorescences la production de cytokines par des cellules immunitaires, situées de l’autre côté de la couche cellulaire intestinale. Ce qui donne une indication précise de l’état inflammatoire provoqué par un aliment donné.

«Nous devons reproduire toutes les étapes de digestion effectuées dans le corps avant d’atteindre l’intestin», précise Martin Gijs. Le lait, par exemple, est digéré séquentiellement au préalable, en présence d’enzymes et de composés chimiques issus de la salive, des sucs gastriques, des sucs pancréatiques et de la bile. Le mélange qui en résulte est appliqué sur le premier étage de la puce NutriChip.

Des propriétés anti-inflammatoires pour le lait ?

Selon certains travaux, l’ingestion de lait pourrait diminuer la concentration de biomarqueurs de l’inflammation chez l’homme. Il s’agit toutefois maintenant de vérifier l’exactitude de ces résultats. «Des études sont menées en parallèle sur des volontaires à l’hôpital universitaire de Berne, afin d’établir un lien entre la masse corporelle des volontaires, la composition du repas, et la production de cytokines pro-inflammatoires» indique Martin Gijs. «Les sujets ingurgitent divers repas, puis se soumettent à une prise de sang pour mesurer la production de ces cytokines. Une analyse sanguine permettra de vérifier si nous obtenons les mêmes résultats avec nos intestins artificiels.» Si tel est le cas, le NutriChip permettra de faire un criblage in vitro d’aliments pour comparer leurs propriétés pro-ou anti-inflammatoires. Les aliments les plus prometteurs pourraient ainsi être sélectionnés pour être ensuite être testés plus à fond à travers des études nutritionnelles humaines. 

 


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