NeuroGI : une nouvelle façon d’explorer l’axe intestin–cerveau

© Wyss Geneva / Dinis Sottomayor

Malgré des décennies de recherche, le système nerveux entérique reste difficile à comprendre – à cause de sa complexité. En combinant enregistrements fonctionnels in vivo et imagerie 3D à l’échelle de l’organe, les technologies développées par l’équipe NeuroGI du Wyss Center for Bio and Neuroengineering, basée au Campus Biotech à Genève, ouvrent une nouvelle voie pour explorer l’axe intestin–cerveau.

Elles s’appuient sur deux publications récentes, qui détaillent ces approches expérimentales et leurs applications¹.

Un défi scientifique encore largement ouvert

Souvent qualifié de « deuxième cerveau », le système nerveux entérique (SNE) joue un rôle central dans la régulation des fonctions digestives, mais aussi dans de nombreuses pathologies. Pourtant, son étude reste souvent fragmentée et restreinte à des mesures indirectes et imprécises de l’activité du tube digestif.

L’imagerie structurelle offre une vision détaillée des tissus, mais un manque d’outils de mesure de l’activité physiologique ne permet pas de relier ces observations morphologiques à la fonction de l’organe. Néanmoins, les mesures fonctionnelles existantes qui permettent d’observer l’activité électrique du tube digestif sont invasives et trop localisées.

Entre ces deux éléments – à savoir morphologie cellulaire et physiologie de l’organe – un fossé persiste.

Capturer l’activité intestinale in vivo

Pour y répondre, l’équipe NeuroGI a développé un endoscope miniaturisé capable d’enregistrer, avec une haute résolution, l’activité électrique directement dans le côlon de souris vivantes, sans recourir à une intervention chirurgicale.

Équipé de 128 capteurs, cet outil permet d’observer l’organisation des potentiels d’action en motifs spatio-temporels complexes le long du tube digestif. Il rend possible l’analyse des variations de ces patterns en réponse à des agents pharmacologiques modulant la neurotransmission entérique.

L’intérêt est double : accéder à une activité physiologique en conditions proches du réel et relier directement intervention expérimentale et réponse du système.

Visualiser le système nerveux entérique à grande échelle

En parallèle, la méthode enGLOW permet de visualiser le système nerveux entérique en 3D dans des tissus intestinaux humains et murins, sur des volumes allant jusqu’aux centimètres cube.

En combinant clarification tissulaire, marquage et segmentation, cette approche offre une analyse quantitative de larges segments de tissu et conserve une haute résolution. Elle permet notamment de cartographier les réseaux neuronaux et de comparer différents modèles, sains ou pathologiques.

En rendant mesurable la morphologie du SNE à cette échelle, enGLOW comble un manque entre imagerie microscopique et compréhension globale de l’organe.

Relier structure et fonction

Pris séparément, ces deux outils répondent à des limites bien identifiées. Ensemble, ils changent la manière d’aborder l’axe intestin–cerveau.

L’endoscope donne accès à des dynamiques fonctionnelles in vivo ; enGLOW fournit une lecture structurelle à grande échelle. Leur complémentarité ouvre la voie à une approche intégrée, capable de relier organisation du tissu et activité électrique – une étape clé pour mieux comprendre les mécanismes des maladies gastro-intestinales et neurodégénératives.

Deux questions à Michalina Gora, Group Leader de NeuroGI

Quelle a été, jusqu’à présent, la principale limite pour relier structure et fonction dans l’étude du système nerveux entérique ?

L’électrophysiologie a joué un rôle déterminant dans l’approfondissement de notre compréhension du fonctionnement du cerveau et du cœur et constitue aujourd’hui un outil standard dans le diagnostic clinique. Cependant, des outils comparables n’ont pas pu être transposés avec succès au système digestif, en raison d’une combinaison de défis techniques et physiologiques. La réalisation de mesures fonctionnelles longitudinales et peu invasives a nécessité l’intégration des neurotechnologies avec la gastroentérologie, les neurosciences, la micro-ingénierie et la neurobiologie. La prise en compte du contexte morphologique a en outre imposé l’adoption d’outils de photonique avancée. En réunissant ces domaines d’expertise complémentaires au sein d’une même équipe – soutenue par le Wyss Center et une bourse ERC Starting Grant – nous avons développé une approche quantitative et directe pour mesurer la fonction et la morphologie intestinales dans le contexte du corps entier.

 

En pratique, qu’est-ce que cette approche combinée change dans la compréhension ou l’étude des maladies gastro-intestinales ?

Jusqu’à présent, la recherche sur l’axe intestin-cerveau manquait de méthodes peu invasives capables de capturer l’activité fonctionnelle avec à la fois une haute résolution spatiale et une couverture étendue. Notre plateforme mini-endoscopique comble ce manque en permettant des mesures longitudinales de la fonction physiologique au cours de la progression des maladies. Sa conception peu invasive la rend adaptée à des mesures répétées dans le temps. Nous sommes particulièrement enthousiastes à l’idée de collaborer avec des partenaires de recherche de premier plan travaillant au développement de traitements pour des maladies neurodégénératives telles qu’Alzheimer et Parkinson, pour lesquelles une perspective globale intégrant l’axe intestin-cerveau est de plus en plus reconnue comme essentielle.

Ce projet a reçu un financement du Conseil européen de la recherche (ERC) dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne (convention de subvention n° 853378).

¹Sobolewski, A., Planchette, A., Wójcicki, K. et al. Miniature endoscope for high resolution electrophysiological recordings from the colon of live mice. Nat Commun 17, 2363 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69144-2
Planchette, A., Gantar, I., Scholler, J. et al. enGLOW 3D microscopy of the enteric nervous system in cleared human and mouse gut. Commun Biol 9, 357 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09643-6