Produire de l’insuline grâce à la lumière

Une équipe sino-helvétique a mis au point un système novateur de régulation de la glycémie grâce auquel une application smartphone active, par une stimulation lumineuse, des cellules reprogrammées pour fabriquer de l’insuline.


Des chercheurs de l’Université normale de la Chine de l’Est (ECNU) à Shanghai, associés au Pr Martin Fussenegger de l’Ecole polytechnique fédérale (ETH) de Zurich, ont publié en avril 2017, dans la prestigieuse revue scientifique « Science Translational Medicine », un article sur cette thérapie cellulaire « intelligente ».

Lumière infrarouge
Concrètement, ces chercheurs ont génétiquement modifié des cellules rénales humaines afin de leur faire fabriquer spécifiquement des protéines. Ces dernières ont la particularité de s’activer lorsqu’elles sont exposées à un faisceau lumineux infrarouge d’une longueur d’onde et d’une fréquence spécifiques. La lumière infrarouge a comme caractéristique de pouvoir pénétrer en profondeur dans les tissus.

Une fois activées par le faisceau lumineux, ces protéines sont capables de déclencher, au terme d’une cascade de réactions intracellulaires, la fabrication d’insuline.
Ces cellules génétiquement modifiées ont ensuite été implantées sous la peau de souris diabétiques. Lorsque ces cellules ont été éclairées par le faisceau lumineux adéquat, elles ont effectivement produit de l’insuline. Cela a permis de diminuer la glycémie des souris diabétiques.

Quelles sont les prochaines étapes ?
Les chercheurs ne se sont pas arrêtés là. Ils ont développé un système permettant aux cellules implantées de réagir de manière autonome, en fonction des taux de glucose enregistrés par un glucomètre. Pour ce faire, ils ont développé une application sur smartphone capable, d’une part, de traiter l’information provenant d’un glucomètre et, d’autre part, de régler l’intensité et la durée du faisceau lumineux provenant d’une station émettrice.

La glycémie est mesurée à partir d’une goutte de sang prélevée dans une veine de la queue des souris. Le glucomètre convertit le taux de glucose en un signal Bluetooth qui transite vers le smartphone. Ce dernier analyse la donnée reçue puis émet un autre signal en direction de la station émettrice de lumière. Ainsi, en fonction de la glycémie mesurée, l’application smartphone dédiée modulera la durée et l’intensité du faisceau lumineux émis par la station émettrice. Sous l’effet de la lumière émise, les cellules implantées produiront et sécréteront plus ou moins d’insuline. Cela permet une réponse en temps réel des cellules génétiquement modifiées.

Glucomètre électronique
Le système consiste donc à combiner un glucomètre électronique relié par Bluetooth à un smartphone muni d’une application dédiée, une station émettrice de lumière infrarouge et des cellules génétiquement modifiées.

Ce processus est pour le moment semi-automatique car il nécessite d’avoir recours à une mesure de la glycémie à partir d’une goutte de sang. La prochaine étape sera l’intégration d’un glucomètre mesurant la glycémie en continu, ce qui permettra une gestion de la glycémie en temps réel.

A l’avenir, le système pourra être perfectionné par l’utilisation de cellules encapsulées pour ne pas être en contact avec des éléments du système immunitaire qui pourraient les rejeter. Pour pallier cet obstacle, une autre solution consisterait à implanter des cellules génétiquement modifiées mais provenant du même patient.

Dr Alberto Guardia

Vers le haut