NeuronArch : Le projet iGEM de l’Institut Pasteur qui révolutionne les prothèses !

par : Deshmukh GOPAUL

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Contributeurs
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comment ça marche ?

À propos de ce projet

La compétition iGEM (international Genetically Engineered Machine), est un concours international de biologie synthétique, organisé par le Massachusetts Institute of Technology (MIT), à Boston. Chaque année, des centaines d'équipes du monde entier s'y retrouvent au mois d'octobre pour présenter leurs projets.

Cette année à l'Institut Pasteur, nous avons créé une équipe composée de vingt étudiants travaillant dans des domaines divers tels que la biologie, la physique, la chimie, le design industriel et la propriété intellectuelle, nous permettant de développer notre projet de A à Z.

Le port de certaines prothèses chez des personnes en situation de handicap nécessite l’implantation d’un dispositif interne pour l'ancrage mécanique. Ces dispositifs sont parfois susceptibles au développement d’une population de micro-organismes tels que des bactéries ou champignons microscopiques, sous une forme communément appelée biofilm. Ce biofilm peut mener dans certains cas à des complications liées à l’apparition de foyers infectieux dus à la présence de pathogènes en son sein. Le biofilm a la propriété de protéger les micro-organismes du système immunitaire et rendent le traitement par antibiotiques plus difficile. [Brady RA et al., 2008 ; Schwotzer N. et al. 2014]

Aux États-Unis, on estime que 5% des personnes implantées avec une prothèse orthopédique nécessitent une intervention chirurgicale à la suite de complications [Darouiche RO., 2004]. De manière plus globale, plusieurs études ont montré que la majorité des infections liées à la pose d’un implant étaient causées par Staphylococcus aureus [Oliveira WF et al., 2018 ; Post V et al., 2014 ; Montanaro L. et al., 2011 ; Iliadis AD et al., 2017]

Le projet NeuronArch, de l’équipe iGEM Pasteur 2018, propose d’apporter une solution innovante à cette problématique. Ce dispositif est basé sur une nouvelle approche ; au lieu de lutter contre un biofilm envahissant, pourquoi ne pas préempter cela avec un nouveau type de biofilm posé à l’interface entre la prothèse synthétique et le membre organique concerné. Il permettra d'occuper les lieux, de lutter contre l'arrivée d'espèces pathogènes, et de faciliter la connexion nerveuse (sans re-direction des nerfs), ainsi d’augmenter la durée de vie de l’implant en préservant la santé du patient.

Etapes

Notre projet s’articule autour de 4 étapes clés :

Cultiver un biofilm bactérien génétiquement modifié de Escherichia coli en clonant des gènes d’intérêt au sein de la bactérie.

Purifier les protéines d’intérêts produits par induction par Escherichia coli.

Tester leur efficacité sur la pousse neuronale et la conductivité cellulaire à travers un modèle de puce micro-fluidique compartimenté ainsi que son action sur la virulence de Staphylococcus aureus.

Concevoir un prototype permettant un lien direct entre les nerfs et une prothèse ostéo-intégrée et s’intégrant dans un dispositif de service global allant du produit à une application regroupant les données de l’utilisateur.

Budget : 10 000 €

Libellé
Montant
Biologie Moléculaire
2 000 €
Biologie Cellulaire
1 000 €
Mesures et caractérisations
3 000 €
Design d'une interface entre la prothèse et les nerfs
1 500 €
Communication et congrès iGEM
2 500 €

Le budget du projet tient compte de 5 thématiques de recherche :

Biologie Moléculaire

-Clonage et synthèse de gènes, notamment la construction des séquences génétiques par un fournisseur spécialisé (1500 Euros).

-Transformation bactérienne et expression des protéines par Escherichia coli (500 Euros).

Culture cellulaire

- Consommables nécessaires à la réalisation de la culture cellulaire neuronale (1000 Euros).

Mesures et caractérisation

- Dosage avec des anticorps et détection par SDS PAGE des facteurs aidant à dissiper la formation d'un biofilm infectieux (500 Euros).

- Dosage par immuno fluorescence à l'aide d'anticorps et détection de facteurs permettant la pousse de cellules neuronales (1000 Euros).

-Accès aux plateformes d’imagerie par microscopie (1500 Euros).

Design

Construction d'un modèle sur la base d'un système microfluidique capable de simuler le dispositif qui sera mis en place chez le patient, notamment une interface biofilm/neuronal et polymérisation de composés organiques conducteurs sur membrane inorganique (1000 Euros).

-Construction d'une maquette en design appliqué comme preuve de concept pour montrer l'usage du système auprès du public (500 Euros).

Communication et congrès iGEM

-Déplacements et moyens de communication pour le congrès iGEM à Boston, ainsi que les supports (Billets, flyers, posters, vidéos) (2500 Euros).

Approuvé par

Institut Pasteur

Le Centre de Recherche Translationnelle de l’Institut Pasteur aide les chercheurs à transférer leurs découvertes de laboratoire en des applications pour la médecine. Le centre soutient cette jeune équipe d’étudiants encadrée par un chercheur de l’Institut Pasteur, qui a défini un besoin en discutant directement avec des médecins et en prenant le pari de pouvoir y répondre dans le temps imparti par le concours iGEM, concours organisé par le MIT (Massachusetts Institute of Technology).

Le docteur Benjamin Bouyer du Service d'Orthopédie-Traumatologie de Hôpital Européen Georges Pompidou a validé la pertinence de ce projet de même que l’entreprise i.ceram à Limoges. Celle-ci fabrique des inserts en céramique pour des os artificiels et est intéressée par l’aspect antimicrobien de ce projet. Le projet a également reçu l’approbation et le soutien du professeur Dominique Franco, ancien président de l'Académie Nationale de Chirurgie.