Les chercheurs s'attendent à ce que la procédure permette de nouvelles investigations sur le microbiome du système digestif ainsi que sur les causes de maladies telles que les maladies inflammatoires de l'intestin et le cancer du côlon et leurs traitements.
La procédure décrite en ligne le 11 décembre dans Communication Nature consiste à implanter chirurgicalement une fenêtre transparente dans la peau abdominale d'une souris au-dessus du côlon. Des configurations similaires sont déjà utilisées pour permettre des regards en direct sur le fonctionnement interne détaillé du cerveau, moelle épinière, le foie, poumons et autres organes. Imagerie d'un côlon vivant, cependant, est une proposition plus glissante.
Un cerveau ne bouge pas beaucoup, mais le côlon le fait, ce qui rend difficile l'obtention d'images détaillées dans une seule cellule. Nous avons développé un système magnétique suffisamment puissant pour stabiliser le côlon en place pendant l'imagerie pour obtenir ce niveau de résolution, mais peut être rapidement désactivé pour permettre au côlon de se déplacer librement."
Xiling Shen, le professeur agrégé de la famille Hawkins en génie biomédical à l'Université Duke
L'immobilisation du côlon pour l'imagerie est une tâche délicate pour les méthodes traditionnelles telles que la colle ou les points de suture. Au mieux, ils peuvent provoquer une inflammation qui ruinerait la plupart des expériences. Au pire, ils peuvent provoquer des obstructions, qui peut tuer rapidement la souris étudiée.
Pour contourner ce problème, Shen a développé un appareil magnétique qui ressemble beaucoup à une minuscule bande nasale en métal et qui peut être attaché en toute sécurité au côlon. Un champ magnétique met le côlon en place et le maintient stable pendant l'imagerie, mais une fois éteint, laisse le côlon libre de bouger et de fonctionner normalement.
Un organe vital qui abrite une grande partie du microbiome du système digestif, le côlon peut être atteint de maladies telles que les maladies inflammatoires de l'intestin, troubles gastro-intestinaux fonctionnels et cancer. Il joue également un rôle clé dans la régulation du système immunitaire, et peut communiquer directement avec le cerveau par les nerfs sacrés.
"Il y a un grand besoin de mieux comprendre le côlon, parce qu'il peut souffrir de tant de maladies et joue tant de rôles avec des implications importantes pour la santé, " dit Shen. Dans le bureau, Shen et ses collègues ont mené plusieurs expériences de preuve de principe qui fournissent des points de départ pour de futures lignes de recherche.
Les chercheurs ont d'abord colonisé un côlon de souris vivante avec la bactérie E. coli, provenant de patients atteints de la maladie de Crohn, qui avait été marqué avec des protéines fluorescentes. Les chercheurs ont ensuite montré qu'ils pouvaient suivre la migration, croissance et déclin de la bactérie pendant plus de trois jours. Cette capacité pourrait aider les chercheurs à comprendre non seulement comment les bactéries antagonistes affligent le côlon, Shen dit, mais les rôles positifs que les probiotiques peuvent jouer et quelles souches peuvent le mieux aider les personnes souffrant de troubles gastro-intestinaux.
Dans l'expérience suivante, les souris ont été élevées avec plusieurs types de cellules immunitaires fluorescentes. Les chercheurs ont ensuite induit une inflammation dans le côlon et surveillé attentivement l'activation de ces cellules immunitaires. Shen dit, cette approche pourrait être utilisée avec divers types de cellules immunitaires et de maladies pour mieux comprendre comment le système immunitaire répond aux défis.
Shen et ses collègues ont ensuite montré qu'ils pouvaient marquer et suivre les cellules souches épithéliales du côlon associées au cancer colorectal tout au long de la radiothérapie. Ils ont également démontré qu'ils pouvaient observer les nerfs du côlon réagir à la stimulation des nerfs sacrés, une thérapie émergente pour le traitement des troubles de la motilité et du système immunitaire tels que les troubles gastro-intestinaux fonctionnels et les troubles du côlon irritable.
"Bien que nous sachions que la stimulation électrique des nerfs sacrés peut soulager les symptômes de ces troubles gastro-intestinaux, nous n'avons actuellement aucune idée pourquoi ni aucun moyen d'optimiser ces traitements, " a déclaré Shen. " Être capable de voir comment les neurones du côlon répondent à différentes formes d'onde, les fréquences et les amplitudes de stimulation seront d'une valeur inestimable pour faire de cette approche une meilleure option pour un plus grand nombre de patients."
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