Diabète de type 2: utiliser le café pour `` contrôler la glycémie ''
Un jour, les personnes atteintes de diabète de type 2 pourraient être en mesure de réguler leur glycémie en buvant du thé ou du café, grâce à la biologie synthétique.
Des scientifiques de l'ETH Zurich en Suisse ont conçu et testé un circuit de gènes synthétiques qui réagit aux concentrations de caféine dans les boissons.
Il y parvient en libérant un composé de contrôle du glucose utilisé pour traiter le diabète de type 2.
Les chercheurs ont inséré le circuit dans des cellules et les ont implantés chez des souris diabétiques.
Ils ont montré que la consommation de café réduisait la glycémie en fonction des différentes doses de caféine.
Une fois que la caféine est entrée dans la circulation sanguine de la souris, elle a activé le circuit des gènes synthétiques, l’amenant à libérer le composé pour faire baisser le taux de glucose.
Les chercheurs rapportent leurs résultats dans un article d'étude publié récemment dans la revue Communications de la nature.
Le fardeau du diabète augmente dans le monde
Le diabète est un problème de santé publique croissant qui touche des centaines de millions de personnes dans le monde.
L'épidémie est principalement due à l'augmentation des taux de diabète de type 2, une maladie qui se développe lorsque les cellules perdent leur capacité à utiliser l'insuline pour convertir le glucose, ou sucre dans le sang, en énergie.
Aux États-Unis, environ 23,1 millions de cas de diabète ont été diagnostiqués - la grande majorité d'entre eux de type 2. Le coût annuel estimé de ce fardeau dépasse 245 milliards de dollars.
Mais même si les traitements ont considérablement progressé au cours des dernières années et peuvent réduire considérablement le risque de complications, le diabète reste la septième cause de décès aux États-Unis.
Ce fardeau pourrait être réduit si davantage de personnes atteignaient les objectifs de traitement recommandés par leurs médecins. Les experts suggèrent que nous avons besoin de meilleurs «modèles de soins» pour s'attaquer au problème.
À l'heure actuelle, les patients doivent surveiller leur glycémie après chaque repas et réagir rapidement à toute augmentation avec le traitement prescrit.
Biologie synthétique et circuits génétiques
Les chercheurs décrivent la biologie synthétique comme une «fusion entre l'ingénierie et la biologie» qui, ces dernières années, a permis aux scientifiques de concevoir des circuits génétiques à usage biomédical.
Les circuits de gènes synthétiques reprogramment les cellules pour utiliser leur machinerie existante d'une manière particulière.
Un exemple de ceci est le développement de «commutateurs moléculaires» qui peuvent contrôler étroitement les cellules immunitaires dans le but de rendre le traitement du cancer plus sûr et plus précis.
Les scientifiques sont confrontés à un certain nombre de défis lors de la conception de circuits de gènes synthétiques. Parmi ceux-ci, il faut choisir le bon déclencheur pour que le circuit ne soit pas activé par erreur et s'assurer que la réponse est limitée à ce qui est requis et ne produit pas d'effets secondaires.
Production de peptides déclenchée par la caféine
Dans l'article, les scientifiques décrivent comment ils ont créé des «récepteurs entièrement synthétiques qui détectent la caféine» à des niveaux équivalents à ceux présents dans une tasse de café typique.
Les récepteurs sont des protéines qui se trouvent à la surface des cellules et ne réagissent que lorsqu'elles rencontrent une molécule spécifique, comme une clé unique insérée dans une serrure. Cet acte de liaison déclenche une réaction spécifique à l'intérieur de la cellule.
Ici, le déclencheur est la caféine et la réaction est la production de «peptide 1 synthétique semblable au glucagon humain», qui est un composé utilisé dans le traitement du diabète de type 2 pour faire baisser les taux sanguins de glucose.
Les auteurs de l'étude appellent le circuit génétique un «régulateur avancé stimulé par la caféine (C-STAR)». Ils ont testé le C-STAR en l'insérant dans des «cellules de concepteur».
Les chercheurs ont testé la réponse des cellules C-STAR à diverses sources et doses de caféine en laboratoire, y compris des marques commerciales de boissons. Ils ont également implanté les cellules chez des souris qui ont été élevées pour développer un diabète de type 2.
«Contrôle glycémique amélioré»
Dans les tests cellulaires et chez les souris implantées avec des cellules C-STAR, la présence de caféine a déclenché un changement réversible et dose-dépendant de l'expression génique.
Au début, l'équipe a juste testé l'effet du déclencheur en le liant à un «gène rapporteur» qui codait pour une protéine qu'ils pouvaient tester.
Ensuite, l'équipe de recherche a remplacé le gène rapporteur par un gène codant pour «une protéine modifiée sous licence clinique» pour le traitement du diabète de type 2, qui est le peptide synthétique 1 de type glucagon humain.
Une fois déclenché, le circuit a amené les cellules à produire le peptide 1 de type glucagon. Les souris traitées ont montré un contrôle du glucose «sensiblement amélioré» par rapport aux témoins non traités.
«Thérapie intégrée au style de vie»
L'équipe suggère que l'un des avantages de l'utilisation de la caféine comme déclencheur est qu'elle est «non toxique, peu coûteuse et présente uniquement dans des boissons spécifiques».
La nouvelle étude montre qu'il est possible de «peaufiner» les traitements basés sur des circuits de gènes synthétiques pour réagir aux boissons de tous les jours «comme le thé et le café sans supplémentation de produits chimiques supplémentaires», notent les auteurs.
De plus, «en intégrant la thérapie au mode de vie», les chercheurs suggèrent que l'approche pourrait être un moyen d'amener les patients à se conformer plus facilement aux schémas thérapeutiques, comme ils concluent:
«Capitalisant sur les habitudes culturelles de routine, les thérapies basées sur de tels systèmes devraient s'intégrer de manière transparente dans le mode de vie des gens et pourraient donc être un pilier clé sur lequel la nouvelle génération de médecine personnalisée peut s'appuyer.
