il pourrait être traité avec succès, sans médicament, grâce aux ultrasons

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Dans l’ensemble, le Diabète touche plus de 420 millions de personnes dont, en moyenne, 10% de diabète de type 1 et 90% de diabète de type 2. En 2019, le diabète a été la cause directe de 1,5 million de décès dans le monde. Souvent diagnostiqué tardivement, le diabète de type 2 a des conséquences graves à long terme, telles que des lésions rétiniennes conduisant à la cécité, une insuffisance rénale ou des problèmes de cicatrisation pouvant aller jusqu’à l’amputation. Récemment, une équipe de chercheurs américains a montré le potentiel de la médecine bioélectronique comme alternative ou complément aux médicaments dans le traitement des maladies chroniques, et en particulier du diabète de type 2.

Les personnes atteintes de diabète de type 2 sécrètent de l’insuline, mais cette hormone est moins efficace pour réguler le taux de sucre dans leur sang – la glycémie. Il reste anormalement élevé après un repas, ce qui est la définition du diabète. Progressivement, le pancréas s’épuise en sécrétant des quantités croissantes d’insuline. Aussi appelé diabète gras, ou diabète non insulino-dépendant, le diabète de type 2 touche principalement les personnes en surpoids ou obèses, sédentaires, le plus souvent après 45 ans. Il représente 90 % des cas de diabète après 60 ans.

Une étude de l’INSERM (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale) estime que 5% de la population française (environ 2 millions de personnes) souffre de diabète de type 2. Le nombre de cas de diabète de type 2 diagnostiqués augmente de plus de 5 % chaque année. Une partie de l’augmentation est liée au vieillissement de la population. Un autre facteur est un mode de vie délétère, des déséquilibres nutritionnels et l’inactivité physique entraînant une augmentation générale du poids et du nombre de personnes obèses. Ainsi, dans les pays occidentaux, l’âge moyen d’apparition du diabète de type 2 a diminué : des cas d’adolescents atteints de cette maladie ont même été signalés aux États-Unis. Autre sujet d’alerte : la recrudescence récente des diabètes « médicamenteux », associés notamment à certains neuroleptiques.

Malheureusement, il n’y a pas de remède contre le diabète. Le traitement de référence du diabète de type 2 est l’optimisation des habitudes de vie : une perte de poids si nécessaire, une activité physique régulière et une alimentation équilibrée peuvent suffire à contrôler la glycémie dans un premier temps. En seconde intention, des antidiabétiques oraux et/ou injectables sont prescrits pour contrôler la glycémie. Lorsque le diabète progresse, il peut nécessiter la mise en place d’un traitement à l’insuline. Mais il existe des risques à oublier ou à prendre trop de traitement induisant respectivement une hyperglycémie ou une hypoglycémie, toutes deux potentiellement mortelles.

De plus, chez l’adulte, le diabète double ou triple le risque d’infarctus du myocarde et d’accident vasculaire cérébral. Chaque année, parmi les 10 000 diabétiques hospitalisés pour un infarctus du myocarde, 1 000 mourront. Associée à un flux sanguin réduit, la neuropathie diabétique (atteinte nerveuse) (affectant principalement les extrémités) augmente la probabilité de développer des ulcères, des infections et, finalement, des amputations. D’ailleurs, chaque année, il n’y en a pas moins de 9 000. Par ailleurs, le diabète est l’une des principales causes d’insuffisance rénale : chaque année, 3 000 diabétiques entrent en dialyse ou subissent une greffe de rein, selon l’INSERM.

C’est dans ce contexte qu’une équipe dirigée par GE Research – une branche de General Electric comprenant des chercheurs de la Yale School of Medicine, de l’UCLA et des Feinstein Institutes for Medical Research – suggère que le diabète de type 2 pourrait être traité sans médicament, ou du moins que son apparition pourrait être prévenue et inversée grâce à la bioélectronique. Leur découverte a été publiée dans la revue Ingénierie biomédicale de la nature.

La bioélectronique au service des nerfs

Revenons à ce que sont les systèmes bioélectroniques. Ils font référence à des innovations dans les interfaces dites « électro-électro-magnétique-vivant ». Ces derniers ont la capacité de profiter de signaux électriques – par exemple grâce à des implants – afin de stimuler électriquement les nerfs du système nerveux périphérique. Ils sont prometteurs pour le traitement de certaines maladies chroniques telles que l’arthrite, le diabète ou l’asthme. Les résultats rapportés dans cette nouvelle étude représentent une étape importante dans le domaine de la médecine bioélectronique.

Ce nouveau traitement non invasif module le système nerveux du corps en concentrant des ondes sonores à haute fréquence sur des nerfs sensoriels spécifiques dans le foie. L’échographie est connue pour stimuler des voies neuronales particulières dans les organes (qui peuvent être associées à diverses maladies). Les chercheurs ont découvert que leur méthode de traitement par ultrasons prévenait ou inversait le diabète de type 2 dans trois modèles précliniques différents : souris, rats et porcs. La technologie est appelée «stimulation par ultrasons focalisés périphériques» (pFUS).

infographie sur le diabète de traitement par ultrasons
Infographie sur la stimulation par ultrasons focalisés périphériques. © Recherche GE

Tout d’abord, les chercheurs de l’UCLA ont conçu un échafaudage 3D pour développer et développer les neurones utilisés dans les expériences de laboratoire de l’étude. Il se compose d’un hydrogel avec des pores microscopiques dans lesquels les neurones résident et se développent, offrant un espace suffisant pour de nombreuses dendrites et axones qui relient les neurones entre eux. Les chercheurs ont ajusté la rigidité de l’échafaudage aux conditions optimales pour les neurones et ont ajouté de petites chaînes d’acides aminés (peptides) auxquelles les cellules nerveuses peuvent adhérer.

C’est ainsi que les expériences in vitro ont montré que les neurones peuvent être activés et envoyer des signaux lorsqu’ils sont stimulés par des ultrasons, en raison de la présence de capteurs à la surface des cellules. Ces capteurs réagissent aux changements de pression induits par les ultrasons.

Dino Di Carlo, professeur de bioingénierie et titulaire de la chaire Armond à UCLA, explique dans un communiqué : « Nos études indiquent que les ultrasons focalisés activent les neurones via des canaux ioniques sensibles aux forces mécaniques. C’est une toute nouvelle façon d’interfacer avec notre corps et de traiter la maladie ».

technique d'échographie des canaux ioniques du foie
Schéma montrant le modèle expérimental in vitro Hydrogel 3D pour le traitement par ultrasons du diabète. © Hiromi Miwa/UCLA

Deuxièmement, des expériences in vivo ont été réalisées sur trois modèles animaux précliniques. Plus précisément, les chercheurs expliquent dans un mémoire de recherche publié le Nature : « Nous avons utilisé cette technique pour explorer la stimulation d’une zone du foie appelée porte hépatique. Cette région contient le plexus nerveux hépatoportal, qui communique des informations sur le glucose et l’état des nutriments au cerveau, mais a été difficile à étudier car ses structures nerveuses sont trop petites pour être stimulées séparément avec des électrodes implantées. “. L’étude indique que de courtes poussées ciblées de pFUS dans cette zone du foie ont inversé l’apparition de l’hyperglycémie.

Les échographies, l’espoir d’un traitement toujours à l’épreuve

Comme le souligne un communiqué Raimund Herzog, endocrinologue de la Yale School of Medicine travaillant sur le projet : Malheureusement, il existe actuellement très peu de médicaments qui abaissent les niveaux d’insuline. Si nos essais cliniques en cours confirment la promesse des études précliniques rapportées dans cet article, et que les ultrasons peuvent être utilisés pour abaisser à la fois les niveaux d’insuline et de glucose, la neuromodulation par ultrasons représenterait un ajout passionnant et entièrement nouveau aux options de traitement actuelles pour nos patients. ».

Effectivement, l’étude a révélé que seulement trois minutes d’ultrasons focalisés chaque jour suffisaient pour maintenir une glycémie normale chez les souris diabétiques. Christopher Puleo, ingénieur biomédical chez GE Research qui a co-dirigé les études sur le diabète et auteur correspondant du Nature Génie biomédicaldit: Nous avons montré que les ultrasons peuvent être utilisés pour prévenir ou inverser le diabète dans ces études précliniques. Nous sommes maintenant au milieu d’essais de faisabilité chez l’homme avec un groupe de sujets diabétiques de type 2, amenant notre travail à une traduction clinique. “. L’équipe de GE Research ajoute également que d’autres études précliniques ont été menées pour explorer différentes doses et durées d’ultrasons.

équipe de traitement du diabète par ultrasons
Les chercheurs de GE Victoria Cotero (à gauche), Jeffrey Ashe (au centre) et Christopher Puleo (à droite) avec un prototype du dispositif de modulation des ultrasons. © Recherche GE

Cependant, même si des preuves de l’efficacité de ce traitement chez l’homme sont apportées, des obstacles techniques freinent actuellement son déploiement clinique. Les outils échographiques actuels utilisés pour effectuer ce type de technique pFUS nécessitent des techniciens formés. Les chercheurs pensent que la technologie existe pour simplifier et automatiser ces systèmes pour une utilisation future par les patients à domicile. Néanmoins, les rédacteurs de la revue Génie biomédical de la nature, dans un commentaire accompagnant la nouvelle publication, tempérer l’enthousiasme suscité par cette nouvelle technique. Certes, cette innovation pourrait déboucher sur un nouveau type de traitement du diabète et souligne l’intérêt thérapeutique des voies neuronales cerveau-foie, mais il reste encore beaucoup à faire avant d’en arriver là, ce qui nécessitera de gros investissements.

Enfin, en attendant cette prouesse technique, rappelons que, selon l’OMS, des mesures simples modifiant le mode de vie permettraient d’éviter ou de retarder l’apparition du diabète de type 2, comme une alimentation saine, une activité physique régulière et maintenir un poids santé.

La source : Nature Génie biomédical

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