Des chercheurs de l’Université de Pise ont développé un modèle d’intestin humain capable de reproduire en laboratoire non seulement certaines caractéristiques du tissu intestinal, mais aussi son mouvement. Baptisé hGutMo, ce dispositif reproduit notamment la péristaltique, les contractions rythmiques qui participent au déplacement du contenu dans l’intestin. Il pourrait permettre d’étudier plus précisément les maladies intestinales et les effets de différentes substances tout en réduisant, voire en remplaçant dans certaines étapes de la recherche, le recours aux animaux.
L’étude a été menée par l’équipe de biofabrication coordonnée par le professeur Giovanni Vozzi, du Département d’ingénierie de l’information et du Centre de recherche « E. Piaggio » de l’Université de Pise, en collaboration notamment avec le Brigham and Women’s Hospital et la Harvard Medical School aux États-Unis. Les résultats ont été publiés en 2026 dans la revue scientifique Results in Engineering.
Un intestin qui ne se contente pas de rester immobile
Reproduire l’intestin humain en laboratoire ne consiste pas seulement à cultiver des cellules. Dans notre organisme, le tissu intestinal est constamment soumis à des mouvements, des flux et des contraintes mécaniques qui influencent le comportement des cellules.
C’est précisément ce que les chercheurs de Pise ont voulu reproduire.
Le dispositif développé est un bioréacteur millifluidique : un système dans lequel des cellules peuvent être cultivées dans un environnement contrôlé tandis que des liquides circulent et que des mouvements mécaniques reproduisent certaines conditions présentes dans l’intestin humain. Le modèle utilise des cellules humaines de lignée Caco-2 cultivées sur un support de gélatine.
La particularité du système est sa capacité à associer le flux de liquide aux mouvements de péristaltisme. Les chercheurs peuvent ainsi soumettre les cellules à des stimuli mécaniques proches de ceux qu’elles rencontrent dans l’organisme.
Ces mouvements ne sont pas un simple détail. Ils influencent directement la manière dont les cellules intestinales s’organisent et fonctionnent.
Des structures proches des villosités intestinales
Les résultats obtenus montrent l’importance de cet environnement mécanique.
Après seulement sept jours de culture dynamique, les cellules ont commencé à s’organiser spontanément en structures tridimensionnelles ressemblant aux villosités de l’intestin grêle. Ces petites structures augmentent considérablement la surface de l’intestin et jouent un rôle essentiel dans l’absorption des nutriments.
Le modèle est par ailleurs resté viable pendant au moins 28 jours de culture continue. Les chercheurs ont observé que les cellules présentes sur ces structures exprimaient notamment la villine, une protéine caractéristique de l’épithélium intestinal, et formaient des jonctions contribuant à la cohésion du tissu.
Le dispositif permet également de contrôler différents paramètres de l’environnement expérimental, comme le flux, les mouvements mécaniques et, selon les chercheurs, des conditions telles que le pH, l’oxygène ou la température. Il devient ainsi possible de modifier certaines caractéristiques du système afin d’étudier différentes situations physiologiques ou pathologiques.
Étudier les substances et les médicaments directement sur un modèle humain
L’une des applications envisagées concerne le screening de substances et de médicaments.
Aujourd’hui encore, des animaux sont utilisés pour étudier les effets biologiques de substances avant ou pendant le développement de nouveaux traitements. Le modèle de Pise pourrait permettre d’effectuer certaines de ces analyses directement sur un système basé sur des cellules humaines.
Les chercheurs pourraient par exemple observer comment une substance interagit avec l’épithélium intestinal ou comment certaines conditions influencent l’apparition d’altérations ou d’une inflammation.
Pour Giovanni Vozzi, l’utilisation de cellules humaines constitue ici un avantage important : elle permet d’obtenir des informations directement liées à la biologie humaine plutôt que de devoir extrapoler à partir d'une autre espèce. Le chercheur estime que le dispositif pourrait notamment permettre de supprimer certaines phases de screening actuellement réalisées sur des animaux.
Partir de la biologie humaine plutôt que de l’animal
Cette approche illustre le changement de logique défendu par GAIA : plutôt que de provoquer une maladie ou d’administrer une substance à un animal pour ensuite tenter de transposer les résultats à l’être humain, la recherche peut développer des modèles construits dès le départ autour de la biologie humaine.
Les différences entre espèces constituent en effet une limite inhérente aux modèles animaux. Une réaction observée chez un rat ou une souris ne correspond pas nécessairement à celle qui se produira chez l’être humain.
Les modèles in vitro humains offrent une autre approche : isoler les mécanismes pertinents pour une question scientifique et les reproduire dans un environnement contrôlé.
Le modèle développé à Pise ne reproduit évidemment pas l’ensemble d’un organisme humain. Il ne comprend pas à lui seul toutes les interactions avec le système immunitaire, le système nerveux, les autres organes ou l’ensemble du microbiote intestinal. Il s’agit d’un modèle spécialisé de l’épithélium intestinal et de son environnement mécanique. Mais c’est précisément cette spécialisation qui peut le rendre pertinent pour certaines questions de recherche.
Vers un intestin intégrant aussi le microbiote
Les chercheurs souhaitent désormais rendre leurs modèles encore plus complexes.
L’équipe de Pise travaille également sur des systèmes permettant de reproduire le microbiote intestinal, c’est-à-dire les communautés de micro-organismes qui vivent dans notre intestin et jouent un rôle essentiel dans la digestion, l’immunité et de nombreuses maladies.
À terme, l’objectif est de pouvoir connecter différents modèles biologiques pour étudier les interactions entre l’intestin, son microbiote et d’autres organes comme le cœur ou le cerveau. Cette approche s’inscrit dans le développement des technologies dites organ-on-a-chip, ou organes sur puce, qui cherchent à reproduire des fonctions humaines spécifiques dans des systèmes expérimentaux contrôlés.
Le Centre de recherche E. Piaggio de l’Université de Pise développe d’ailleurs depuis plusieurs années des modèles centrés sur la biologie humaine et des technologies destinées à remplacer les tests sur animaux.
Financer le développement jusqu’à son adoption
Le dispositif a notamment été développé dans le cadre d’un projet de doctorat et du projet MICRO-B, financé par l’Université de Pise dans le cadre de son appel « Bando per Dimostratori Tecnologici 2022 ». Le système a également fait l’objet d’un brevet en collaboration avec une autre équipe de l’université.
Cet exemple montre pourquoi le financement des méthodes non animales ne doit pas s’arrêter à la première démonstration scientifique. Entre un prototype prometteur et une méthode utilisée quotidiennement par les chercheurs, l’industrie et les autorités, plusieurs étapes doivent encore être franchies : optimisation, standardisation, validation, transfert vers d’autres laboratoires et reconnaissance réglementaire.
Pour GAIA, les pouvoirs publics et l’Union européenne doivent donc soutenir l’ensemble de cette trajectoire.
Sources :
Ferraro, S. (2026, 16 septembre). Dall’Università di Pisa un intestino artificiale che riproduce quello umano: “Un’alternativa ai test sugli animali”. Fanpage.it – Kodami.
Daddi, C., Maharjan, S., Scalzo Junior, S. R. A., et al. (2026). A millifluidic human gut model with peristalsis orchestrates villus morphogenesis. Results in Engineering, 32, 112189.
Università di Pisa. (2026, 3 septembre). Un intestino artificiale che si muove come quello umano: meno test sugli animali grazie al nuovo dispositivo.