Pour la plupart des gens, la déglutition est une seconde nature, mais comment cela se produit-il et pourquoi certaines personnes ont-elles des difficultés avec cela? Des chercheurs de l’Université de Kyushu au Japon ont commencé à s’attaquer à ces questions en développant un modèle mathématique qui recrée les mouvements musculaires de l’œsophage qui se produisent lors de la déglutition. Le modèle, rapporté dans Société royale des sciences ouvertesreproduit également la dynamique musculaire observée dans divers troubles de la motilité œsophagienne, révélant des informations sur leurs causes sous-jacentes et ouvrant de nouvelles voies pour le traitement.
Un symptôme majeur des troubles de la motilité œsophagienne est une difficulté à avaler, connu cliniquement sous le nom de dysphagie, qui affecte des millions dans le monde. La dysphagie a un impact important sur la qualité de vie, entraînant parfois une malnutrition, une déshydratation ou même des complications mortelles telles que la pneumonie d’aspiration.
Lorsque nous avalons, il déclenche le péristaltisme œsophagien, un processus dans lequel les muscles de l’œsophage se contractent et se détendent involontairement dans un mouvement en forme d’onde, poussant le contenu avalé vers l’estomac. Bien que apparemment simple, les progrès récents des techniques d’observation, tels que la manométrie à haute résolution qui mesure la pression œsophagienne, ont révélé une complexité cachée à ces mouvements.
« Par exemple, le sphincter œsophagien inférieur, qui est la valve entre l’œsophage et l’estomac, agit comme un interrupteur de marche, ouvrant uniquement au bon moment pour laisser passer la nourriture. De plus, lorsque nous avalons plusieurs fois de suite, les hirondelles se suppriment et la dernière contraction, dit la dernière contraction Faculté des sciences médicales.
« Cependant, nous n’avions pas de modèle qui pourrait recréer tous ces mouvements œsophagiens complexes ou troubles de la motilité œsophagienne. »
Dans une collaboration avec l’Université Josai et l’Université Hokkaido, l’équipe de recherche a utilisé des équations mathématiques simples en combinaison avec une manométrie à haute résolution pour créer un modèle qui imite l’ensemble du processus de motilité œsophagienne. Le modèle comprend la signalisation qui se produit dans le cerveau et dans les réseaux nerveux locaux dans l’œsophage, ainsi que la contraction et la relaxation des muscles œsophagiens et du sphincter œsophagien inférieur.
En ajustant quelques paramètres clés dans leurs équations, tels que la force des signaux nerveux, le seuil de tir des nerfs ou la force des contractions musculaires – les chercheurs ont également pu simuler un large éventail de troubles connus décrits dans la classification de Chicago, le schéma de classification international des troubles de la motilité œsophagienne.
« Notre modèle peut donc fournir d’énormes informations théoriques sur ce qui pourrait être les causes sous-jacentes derrière ces troubles », explique Miura.
Les implications sont d’une grande portée. À l’avenir, les cliniciens peuvent être en mesure d’utiliser une version plus avancée du modèle pour identifier plusieurs causes profondes potentielles pour chaque patient.
« En modifiant systématiquement les paramètres du modèle, nous avons pu identifier de nombreuses causes potentielles qui pourraient donner naissance aux symptômes du patient, alors qu’un médecin ne peut en suggérer qu’un ou deux », suggère Miura. « Cela élargit le nombre de voies à essayer afin de traiter le trouble. »
Le modèle pourrait également aider à guider la découverte de médicaments, en simulant les effets des médicaments pour différents troubles de la motilité œsophagienne avant d’atteindre les essais cliniques.
Cependant, le modèle actuel a encore certaines limites à usage clinique. Par exemple, le modèle examine uniquement comment la déglutition se produit lors de la prise de liquide plutôt que de la nourriture. « Une fois que vous ajoutez de la nourriture, il y a tellement de facteurs à considérer, comme la taille des aliments, la forme, la texture et comment il déforme la forme de l’œsophage. Cela augmente considérablement la complexité du modèle. »
Le modèle ne représente également que la contraction musculaire dans une dimension, de la bouche à l’intestin. L’équipe prévoit désormais d’étendre le modèle en deux dimensions pour capturer des modèles encore plus complexes de mouvement œsophagien, tels que « Jackhammer Esophage », où l’œsophage se tord et déforme la forme des contractions musculaires violentes.
« Ce n’est que la première étape vers la construction d’un cadre théorique pour la déglutition », a déclaré Miura. « Avec un développement ultérieur, il peut aider à guider de nouveaux traitements et à améliorer finalement la qualité de vie des patients atteints de dysphagie. »
