Un petit appareil sans fil met en lumière la lutte contre l’obésité

Le pontage gastrique est parfois le dernier recours pour ceux qui souffrent d’obésité ou qui ont de graves problèmes de santé en raison de leur poids. Étant donné que cette procédure consiste à fabriquer une petite poche gastrique et à réacheminer le tube digestif, elle est très invasive et prolonge la période de récupération des patients. Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’Université Texas A&M ont décrit un dispositif médical qui pourrait aider à perdre du poids et qui nécessite une procédure opératoire plus simple pour l’implantation.

Les chercheurs ont déclaré que leur appareil de la taille d’un centimètre procure une sensation de satiété en stimulant les terminaisons du nerf vague avec de la lumière. Contrairement à d’autres appareils qui nécessitent un cordon d’alimentation, leur appareil est sans fil et peut être contrôlé de l’extérieur à partir d’une source de radiofréquence distante.

«Nous voulions créer un dispositif qui nécessite non seulement une intervention chirurgicale minimale pour l’implantation, mais qui nous permette également de stimuler des terminaisons nerveuses spécifiques dans l’estomac», a déclaré le Dr Sung II Park, professeur adjoint au Département de génie électrique et informatique. « Notre appareil a le potentiel de faire ces deux choses dans les conditions gastriques difficiles, ce qui, à l’avenir, peut être extrêmement bénéfique pour les personnes ayant besoin de chirurgies de perte de poids dramatiques. »

De plus amples détails sur leur appareil sont publiés dans le numéro de janvier de Nature Communications.

L’obésité est une épidémie mondiale. En outre, les problèmes de santé associés ont un impact économique important sur le système de santé américain, qui coûte 147 milliards de dollars par an. De plus, l’obésité expose les gens à des risques de maladies chroniques comme le diabète, les maladies cardiaques et même certains cancers. Pour ceux qui ont un indice de masse corporelle supérieur à 35 ou qui ont au moins deux conditions liées à l’obésité, la chirurgie offre aux patients une voie non seulement pour perdre leur excès de poids, mais aussi pour maintenir leur poids sur le long terme.

Ces dernières années, le nerf vague a reçu beaucoup d’attention en tant que cible pour le traitement de l’obésité car il fournit des informations sensorielles sur la plénitude de la muqueuse de l’estomac au cerveau. Bien qu’il existe des dispositifs médicaux qui peuvent stimuler les terminaisons nerveuses vagues et par conséquent aider à freiner la faim, ces dispositifs sont de conception similaire à un stimulateur cardiaque, c’est-à-dire que les fils connectés à une source de courant fournissent des secousses électriques pour activer les extrémités du nerf.

Cependant, Park a déclaré que la technologie sans fil, ainsi que l’application d’outils génétiques et optiques avancés, ont le potentiel de rendre les dispositifs de stimulation nerveuse moins encombrants et plus confortables pour le patient.

«Malgré l’avantage clinique d’avoir un système sans fil, aucun appareil, pour l’instant, n’a la capacité de faire une manipulation spécifique de type cellulaire chronique et durable de l’activité neuronale à l’intérieur de tout autre organe que le cerveau», a-t-il déclaré.

Pour combler cette lacune, Park et son équipe ont d’abord utilisé des outils génétiques pour exprimer des gènes qui répondent à la lumière dans des terminaisons nerveuses vagues spécifiques in vivo. Ensuite, ils ont conçu un minuscule appareil en forme de palette et inséré des micro LED près de la pointe de sa tige flexible, qui était fixée à l’estomac. Dans la tête de l’appareil, appelée moissonneuse, ils abritaient les micropuces nécessaires pour que l’appareil communique sans fil avec une source de radiofréquence externe. La moissonneuse était également équipée pour produire de minuscules courants pour alimenter les LED. Lorsque la source de radiofréquence a été allumée, les chercheurs ont montré que la lumière des LED était efficace pour supprimer la faim.

Les chercheurs ont déclaré avoir été surpris de découvrir que le mécanisme biologique coordonnant la suppression de la faim dans leurs expériences était différent de la sagesse conventionnelle. En d’autres termes, il est largement admis que lorsque l’estomac est plein, il se dilate et les informations sur l’étirement sont transmises au cerveau par des mécanorécepteurs sur le nerf vague.

«Nos résultats suggèrent que la stimulation des récepteurs non étirés, ceux qui répondent aux produits chimiques dans les aliments, pourrait également donner une sensation de satiété même lorsque l’estomac n’était pas distendu», a déclaré Park.

Pour l’avenir, il a déclaré que le dispositif actuel pourrait également être utilisé pour manipuler les terminaisons nerveuses dans tout le tractus gastro-intestinal et d’autres organes, comme l’intestin, avec peu ou pas de modifications.

« L’optogénétique sans fil et l’identification des voies neuronales périphériques qui contrôlent l’appétit et d’autres comportements sont tous d’un grand intérêt pour les chercheurs dans les domaines d’étude appliqués et fondamentaux en électronique, en science des matériaux et en neurosciences », a déclaré Park. « Notre nouvel outil permet désormais d’interroger la fonction neuronale dans les systèmes nerveux périphériques d’une manière qui était impossible avec les approches existantes. »