Les cellules qui ont l'oreille musicale libèrent de l'insuline
Pour la première fois, des chercheurs utilisent la musique, notamment le tube planétaire de Queen "We will rock you", pour stimuler la libération d'insuline par les cellules
"Nous allons vous bercer" : Des chercheurs de l'ETH Zurich développent un commutateur génétique qui déclenche la libération d'insuline dans des cellules de concepteur en jouant certaines chansons de rock et de pop. Le diabète est une maladie dans laquelle le corps produit trop peu ou pas du tout d'insuline. Les diabétiques dépendent donc d'un apport externe de cette hormone par injection ou par pompe. Les chercheurs dirigés par Martin Fussenegger du département de science et d'ingénierie des biosystèmes de l'ETH Zurich à Bâle, en Suisse, veulent faciliter la vie de ces personnes et cherchent des solutions pour produire et administrer l'insuline directement dans le corps.
Le bruit ambiant ne déclenche pas la sécrétion d'insuline (à gauche). En revanche, l'exposition directe des cellules à certaines chansons rock déclenche la sécrétion d'insuline en quelques minutes (à droite).
ETH Zürich
L'une de ces solutions consiste à enfermer les cellules productrices d'insuline dans des capsules qui peuvent être implantées dans le corps. Pour pouvoir contrôler de l'extérieur le moment et la quantité d'insuline que les cellules libèrent dans le sang, les chercheurs ont étudié et appliqué différents déclencheurs ces dernières années : la lumière, la température et les champs électriques.
Fussenegger et ses collègues ont maintenant mis au point une nouvelle méthode de stimulation : ils utilisent la musique pour déclencher la libération d'insuline par les cellules en l'espace de quelques minutes. Cette méthode fonctionne particulièrement bien avec "We Will Rock You", un succès mondial du groupe de rock britannique Queen.
Équiper les cellules pour qu'elles reçoivent des ondes sonores
Pour rendre les cellules productrices d'insuline réceptives aux ondes sonores, les chercheurs ont utilisé une protéine de la bactérie E. coli. De telles protéines répondent à des stimuli mécaniques et sont courantes chez les animaux et les bactéries. La protéine est située dans la membrane de la bactérie et régule l'afflux d'ions calcium à l'intérieur de la cellule. Les chercheurs ont incorporé le schéma directeur de ce canal ionique bactérien dans des cellules humaines productrices d'insuline. Ces cellules peuvent ainsi créer elles-mêmes le canal ionique et l'intégrer dans leur membrane.
Comme les scientifiques ont pu le montrer, le canal de ces cellules s'ouvre en réponse à un son, permettant aux ions calcium chargés positivement de pénétrer dans la cellule. Cela entraîne une inversion de charge dans la membrane cellulaire, ce qui permet aux minuscules vésicules remplies d'insuline à l'intérieur de la cellule de fusionner avec la membrane cellulaire et de libérer l'insuline vers l'extérieur.
Une basse en plein essor stimule la sécrétion d'insuline
Dans des cultures cellulaires, les chercheurs ont d'abord déterminé quelles fréquences et quels niveaux de volume activaient le plus fortement les canaux ioniques. Ils ont constaté que les niveaux de volume d'environ 60 décibels (dB) et les fréquences basses de 50 hertz étaient les plus efficaces pour déclencher les canaux ioniques. Pour déclencher une libération maximale d'insuline, le son ou la musique devait se poursuivre pendant au moins trois secondes et s'interrompre pendant cinq secondes au maximum. Si les intervalles étaient trop espacés, la libération d'insuline était nettement moins importante.
Enfin, les chercheurs ont examiné quels genres musicaux provoquaient la réponse insulinique la plus forte à un volume de 85 dB. La musique rock avec des basses puissantes comme la chanson de Queen "We Will Rock You" est arrivée en tête, suivie de la bande sonore du film d'action The Avengers. La réponse insulinique à la musique classique et à la musique de guitare était plutôt faible en comparaison.
"We Will Rock You" a déclenché environ 70 % de la réponse insulinique dans les 5 minutes, et la totalité dans les 15 minutes. Ces résultats sont comparables à la réponse insulinique naturelle induite par le glucose chez les personnes en bonne santé, précise M. Fussenegger.
La source sonore doit se trouver directement au-dessus de l'implant
Pour tester le système dans son ensemble, les chercheurs ont implanté les cellules productrices d'insuline chez des souris et ont placé les animaux de manière à ce que leur ventre soit directement sur le haut-parleur. Ce n'est qu'ainsi que les chercheurs ont pu observer une réponse insulinique. En revanche, si les animaux pouvaient se déplacer librement dans une "discothèque pour souris", la musique ne déclenchait pas la libération d'insuline.
"Nos cellules de conception ne libèrent de l'insuline que lorsque la source sonore appropriée est diffusée directement sur la peau au-dessus de l'implant", explique M. Fussenegger. La libération de l'hormone n'a pas été déclenchée par des bruits ambiants tels que le bruit des avions, les tondeuses à gazon, les sirènes des pompiers ou les conversations.
Pas de déclenchement par le bruit ambiant
D'après les tests effectués sur des cultures cellulaires et des souris, M. Fussenegger estime qu'il y a peu de risques que les cellules implantées chez l'homme libèrent de l'insuline en permanence et au moindre bruit.
Un autre facteur de sécurité est que les dépôts d'insuline ont besoin de quatre heures pour se reconstituer complètement après avoir été vidés. Ainsi, même si les cellules étaient exposées au son à intervalles d'une heure, elles ne pourraient pas libérer une charge complète d'insuline à chaque fois et provoquer ainsi une hypoglycémie potentiellement mortelle. "En revanche, elles pourraient couvrir les besoins typiques d'un patient diabétique qui prend trois repas par jour", explique M. Fussenegger. Il explique que l'insuline reste longtemps dans les vésicules, même si une personne ne mange pas pendant plus de quatre heures. "Il n'y a pas d'épuisement ou de décharge involontaire.
Mais l'application clinique est encore loin. Les chercheurs ont simplement apporté une preuve de concept, en montrant que les réseaux génétiques peuvent être contrôlés par des stimuli mécaniques tels que les ondes sonores. La mise en pratique de ce principe dépend de l'intérêt d'une entreprise pharmaceutique. En effet, l'application pourrait être large : le système fonctionne non seulement avec l'insuline, mais aussi avec toute protéine susceptible d'être utilisée à des fins thérapeutiques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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