C'est l'heure. Trois mois de dur labeur, qu'est-ce que ça a donné ? Dans leur (pour l'instant) dernier blog, l'équipe iGEM de la KU Leuven explique son projet, 'HEKcite'.
La fin est en vue et j'ai des sentiments mitigés à ce sujet. C'est fantastique de voir notre projet, sur lequel nous travaillons depuis trois mois d'été complets, finalisé, absolument. En revanche, vous ne participez qu'une seule fois à un concours comme iGEM, et cette expérience unique est presque terminée pour nous.
Je devrais peut-être d'abord avoir un peu de contexte. iGEM, ou 'international Genetically Engineered Machine' est un concours prestigieux en biologie synthétique. Des équipes de plus de 300 universités se réunissent à Boston et tentent de se surpasser à chaque édition pour développer un nouveau système génétiquement modifié. Avec onze autres étudiants de la KU Leuven, je fais partie de l'équipe universitaire cette année. Dans les blogs précédents, j'ai écrit sur nos débuts, nos revers et nos activités en dehors du laboratoire. Maintenant, à la fin de l'été, il est enfin temps de parler de nos résultats, de la science, de HEKcite .
Comme je l'écrivais dans un précédent blog, il nous a fallu un temps relativement long avant de pouvoir choisir un projet final. Rétrospectivement, il est difficile de ne pas voir cela comme du temps perdu, car c'était le tout premier lancer à le faire. Certains ont peut-être eu besoin d'un peu plus de temps pour se convaincre eux-mêmes de l'idée. Peut-être que d'autres voulaient s'assurer qu'ils ne pouvaient rien trouver de mieux eux-mêmes. Pour être honnête, je n'ai tout simplement pas compris. Ce n'est qu'en l'imaginant très simplement que le concept m'est venu à l'esprit. Ici encore, je vais présenter notre projet, HEKcite, de manière simplifiée, pour clarifier la situation dans son ensemble.
Commençons par le cœur humain. Sans aucun doute, la propriété la plus importante du cœur est qu'il bat, et il le fait à un rythme plus ou moins constant, en moyenne pendant environ 80 ans sans interruption. Mais à quel point ce rythme est-il vraiment constant ? C'est peut-être mon manque de forme physique, mais mon cœur bat beaucoup plus vite au cinquième étage qu'avant (peut-être trop ambitieusement) de prendre les escaliers au lieu de l'ascenseur. En effet, la fréquence à laquelle notre sang est pompé dans nos veines varie en fonction de facteurs environnementaux tels que la température et les substances présentes dans le sang telles que l'adrénaline †
Mais comment cela se passe-t-il exactement ? Pour comprendre cela, nous devons examiner de plus près notre organe battant. Situé dans la paroi de l'oreillette droite se trouve le nœud sinusal, un groupe de cellules qui assurent la contraction coordonnée du cœur via des impulsions électriques. Sans entrer dans le fond électrophysiologique sous-jacent (tout un domaine d'étude en soi), il est important de savoir que ces cellules « conductrices » créent un rythme électrique constant grâce aux canaux ioniques. Comme leur nom l'indique, les canaux ioniques sont de petits passages dans la membrane cellulaire à travers lesquels seuls certains ions dissous peuvent passer. En rendant ces canaux plus ou moins perméables (lire :ouverture ou fermeture de canaux), la vitesse de « battement » est directement ajustée. Une molécule de signalisation qui peut se lier à l'un de ces canaux ioniques est donc capable de modifier cette fréquence, et donc la fréquence cardiaque.
C'est cette qualité fondamentale que nous avons décidé d'exploiter au début de l'été. Dans un premier temps, nous avons essayé de mimer le rythme des cellules du nœud sinusal dans un autre type de cellule, qui n'a pas de rythme électrique par nature. Pour y parvenir, nous avons dû en apprendre davantage sur ce rythme. Quels canaux ioniques sont importants ? Quand ouvrent-ils et ferment-ils ? Ont-ils un effet direct sur le rythme ? En bref :plus de questions que de réponses et donc beaucoup d'étude de la littérature.
Il nous a immédiatement semblé clair que ce système de "battage" peut être utilisé dans de nombreuses applications. Nous avons choisi de faire quelque chose lié à thérapeutique surveillance des médicaments † En médecine, il existe différents types de médicaments qui ne fonctionnent bien que s'ils sont pris exactement dans les bonnes quantités. Si vous en prenez trop peu, vous n'aurez aucun effet. Si vous en prenez un peu trop, vous obtenez parfois des effets secondaires toxiques. À l'heure actuelle, ces médicaments sont bien sûr également contrôlés, mais principalement par des tests sanguins. Les patients doivent souvent se rendre à l'hôpital pour fournir un échantillon, puis doivent attendre quelques jours avant de pouvoir voir leurs propres résultats sanguins.
Ici, nous avons vu une belle application pour notre système HEKcite oscillant. Il existe un certain nombre de médicaments qui affectent directement l'action des canaux ioniques. En théorie, le rythme de ces cellules oscillantes devrait changer en fonction de la quantité de médicaments dans l'environnement. Et si on mettait ces cellules « battantes » dans une capsule ? Et si nous implantions ensuite cette capsule sous la peau d'un patient ? Eh bien, alors une surveillance continue du sang devient possible. Les cellules oscilleraient continuellement, jusqu'à ce que la concentration d'un médicament spécifique dans le sang change soudainement. Cela affecterait les canaux ioniques et modifierait ainsi le rythme. Il suffit alors d'un petit appareil de mesure, capable de mesurer en continu les oscillations. Et devine quoi? De tels dispositifs de mesure existent déjà et peuvent être fabriqués sous la forme pratique d'un petit implant. Un bracelet peut alors servir de lecture, et envoyer les résultats vers un smartphone ou un ordinateur.
Ce qui suit est ce que nous avons effectivement réalisé cet été. Nous avons décidé en premier lieu de faire une preuve de concept. Après trois mois, nous avons réussi à fabriquer ces cellules "battantes" en laboratoire en transfectant trois canaux ioniques différents dans des cellules humaines (en introduisant ces canaux ioniques). Nous avons ensuite pu étudier leur charge en utilisant la "technique du patch-clamp", et il s'est avéré qu'ils pouvaient en effet créer eux-mêmes un rythme .
Nous avons ensuite testé des médicaments sur ces cellules et constaté que nos cellules montraient un rythme plus rapide ou plus lent, selon le médicament. En théorie, il serait donc possible de suivre les médicaments de manière dynamique et en temps réel avec notre système et de les lire via votre smartphone .
Les mois d'été sont maintenant passés et la nouvelle année scolaire a commencé. Le travail est encore abondant, le temps un peu moins. Mais nous sommes sûrs que nous pouvons imaginer un grand projet là-bas à Boston que nous soutenons pleinement en tant qu'équipe. Chacun de nous est impatient de prendre l'avion pour les États-Unis. Nous vous tiendrons informé!
