Le projet de recherche de l’équipe INSyGHT pour les prochaines années s’articule autour de six axes stratégiques, combinant recherche fondamentale, développement technologique et applications cliniques. L’ambition est de proposer des solutions médicales symbiotiques de nouvelle génération, en lien avec les enjeux de la médecine personnalisée, régénérative et préventive.

INSyGHT se distingue par sa capacité à transformer la recherche fondamentale en innovations biotechnologiques brevetables et commercialisables. Grâce à son approche interdisciplinaire, l’équipe a développé des systèmes biotechnologiques innovants menant au dépôt de plusieurs brevets et à la création de deux start-ups : The Element Biotechnology et WattPill.  L’équipe a également obtenu des financements stratégiques pour accélérer le transfert de ses technologies, notamment via deux projets de pré-maturation du CNRS et deux projets de maturation soutenus par SATT-Linksium. Ces initiatives portent sur le développement d’un pancréas bioartificiel implantable et d’un biocapteur portable permettant le suivi des biomarqueurs dans la sueur. Ces projets ont bénéficié de financements de BPI France dans le cadre du programme BFTLab, ainsi que du soutien de Carnot LSI, renforçant ainsi leur potentiel de valorisation industrielle et clinique.

1. Thérapie cellulaire et dispositifs symbiotiques

L’un des axes stratégiques d’INSyGHT est le développement de dispositifs médicaux implantables (DMI) innovants pour répondre aux besoins des patients atteints de pathologies chroniques, en particulier le diabète de type 1. Parmi ces dispositifs, le pancréas bioartificiel représente une alternative prometteuse à l’insulinothérapie, notamment pour les patients chez qui cette dernière s’avère inefficace. Grâce au soutien des projets de prématuration et de maturation, l’équipe a franchi des étapes clés vers un prototype fonctionnel. Néanmoins, plusieurs verrous doivent encore être levés avant une application clinique. Les principaux défis résident dans la gestion du bio-encrassement et de la fibrose à long terme, phénomènes qui isolent progressivement l’implant et compromettent son efficacité.

Pour y faire face, INSyGHT développe une stratégie multidimensionnelle visant à optimiser l’interface entre le dispositif et les tissus environnants. Une première approche consiste à concevoir des membranes capables de guider la vascularisation autour de l’implant tout en maintenant une immunoprotection efficace. Cette vascularisation est essentielle pour assurer l’apport en nutriments aux îlots pancréatiques encapsulés et permettre la diffusion de l’insuline vers l’organisme. Toutefois, elle ne doit pas compromettre l’isolement immunologique du greffon, en évitant l’infiltration de cellules immunitaires responsables du rejet.

La seconde approche repose sur l’intégration de nanoparticules de platine au sein des membranes. Ces nanoparticules catalysent la dégradation du peroxyde d’hydrogène (H₂O₂) en dioxygène, réduisant ainsi le stress oxydatif local. De plus, leur capacité à produire du dihydrogène (H₂) en présence de donneurs d’électrons ouvre la voie à une action anti-inflammatoire et cytoprotectrice. La maîtrise de leur stabilité et de leur innocuité constitue toutefois un enjeu crucial.

Enfin, l’utilisation de revêtements zwitterioniques, réputés pour leur résistance à l’adhésion cellulaire et protéique, est explorée pour limiter la fibrose et prolonger la durée de fonctionnement du dispositif. Ce projet est mené en collaboration avec le Dr Boudewijn Van der Sanden (INSERM, SyNaBi), la future start-up BioPi, ainsi que les laboratoires partenaires LBFA et LiPhy.

2. Biomatériaux intelligents pour le suivi cellulaire

INSyGHT développe des biomatériaux intelligents intégrant des capteurs capables de surveiller en temps réel l’activité métabolique et fonctionnelle des cellules dans des environnements 2D ou 3D. L’objectif est de créer des matrices biocompatibles et biofonctionnelles, telles que celles à base de GelMA, d’alginate ou de collagène, dans lesquelles des cellules peuvent être encapsulées et analysées in situ. L’intégration de capteurs optochimiques et électrochimiques permettra de suivre en continu des paramètres métaboliques clés tels que la consommation d’oxygène (OCR), l’acidification extracellulaire (ECA) due à la libération de lactate ou de CO₂, ou encore l’absorption de glucose (GUR). Ces biomarqueurs sont essentiels pour interpréter le statut bioénergétique global de la cellule et l’activation de voies métaboliques spécifiques comme la glycolyse, la phosphorylation oxydative (OxPhos) ou le cycle de Krebs (TCA).

Les dispositifs développés permettront également de mesurer la libération ou l’absorption de biomolécules telles que le pyruvate, le NADH/NAD⁺, ou encore l’ATP intracellulaire, indicateurs critiques de l’état physiologique ou pathologique des cellules. À travers une combinaison de détection en temps réel, de capteurs multiplexés et d’analyses de flux, ces systèmes offriront une lecture dynamique des conditions cellulaires, au-delà des mesures classiques de fin d’expérience (endpoints).

Ces biomatériaux intelligents auront une valeur ajoutée pour le criblage de médicaments, la modélisation de pathologies métaboliques, et l’évaluation de la viabilité cellulaire dans des thérapies avancées. En combinant microenvironnement biomimétique et outils d’analyse métabolique intégrée, INSyGHT ambitionne de faire émerger une nouvelle génération de plateformes pour la biologie cellulaire dynamique et la médecine personnalisée

3. Télésurveillance et diagnostic par biocapteurs électrochimiques

L’équipe INSyGHT développe des biocapteurs électrochimiques innovants destinés à la télésurveillance continue et au diagnostic non invasif de biomarqueurs physiopathologiques clés. Ces dispositifs visent à mesurer en temps réel des analytes tels que le glucose, le lactate, les marqueurs inflammatoires et certains acides aminés, dont les concentrations sont directement corrélées à l’état métabolique, immunitaire ou nutritionnel du patient. Conçus initialement pour une utilisation dans le sang et la sueur, ces biocapteurs seront progressivement adaptés à d’autres matrices biologiques telles que le liquide interstitiel, la salive et l’air expiré. Cette évolution permettra d’élargir les possibilités de diagnostic, notamment dans les contextes de médecine préventive, de suivi à domicile et de gestion personnalisée des maladies chroniques.

L’approche d’INSyGHT repose sur l’optimisation de la sensibilité, la sélectivité de ces biocapteurs, leur miniaturisation, leur intégration dans des dispositifs portables ou implantables, et leur interconnexion avec des systèmes d’acquisition de données intelligents. Pour assurer la fiabilité des mesures sur le long terme, l’équipe développe des stratégies d’immobilisation enzymatique avancées visant à préserver l’activité des biocatalyseurs dans des conditions physiologiques complexes. En parallèle, des interfaces poreuses bioactives sont conçues pour améliorer la captation sélective des analytes d’intérêt, même à faibles concentrations.

L’intégration de l’intelligence artificielle constitue une composante centrale du projet. Des algorithmes sont en cours de développement pour corriger en temps réel les dérives de signal, compenser les interférences biologiques et environnementales, et extraire des informations cliniquement pertinentes à partir de données brutes. Ces algorithmes permettront également d’identifier des tendances précliniques ou des événements anormaux, favorisant ainsi une prise en charge anticipée.

Les dispositifs développés seront validés sur modèles biologiques complexes afin de démontrer leur robustesse, leur sélectivité et leur potentiel de transposition clinique. À terme, cette approche vise à transformer le paradigme médical actuel vers une médecine plus proactive, prédictive et personnalisée.

4. Dispositifs implantables pour l’hydrogénothérapie

INSyGHT explore le potentiel thérapeutique du dihydrogène (H₂), produit in vivo grâce à des réacteurs électrochimiques implantables. Cet axe de recherche est porté par Abdelkader Zebda, cofondateur de la start-up The Element Biotechnology, spécialisée dans la mise au point de bioréacteurs implantables destinés à la production contrôlée de H₂ à visée médicale. De nombreuses études cliniques ont déjà démontré les effets bénéfiques du dihydrogène dans des pathologies variées, notamment le diabète, l’obésité, les ischémies, certains cancers, et plus récemment, dans les cas sévères de Covid-19. Cette efficacité s’explique par ses propriétés d’antioxydant sélectif, d’agent anti-inflammatoire et anti-apoptotique. Le H₂ est en effet capable de neutraliser les espèces réactives de l’oxygène (ROS) de manière non enzymatique, réduisant ainsi le stress oxydatif impliqué dans de nombreuses maladies chroniques.

Cependant, la simple élimination des ROS ne suffit pas à expliquer l’ensemble des effets thérapeutiques observés. INSyGHT s’intéresse plus particulièrement à l’interaction du H₂ avec les mitochondries, véritables centres énergétiques de la cellule, et en particulier avec le complexe I de la chaîne respiratoire. Ce complexe présente des similarités structurales et fonctionnelles avec les hydrogénases [NiFe], suggérant une origine évolutive commune. Cette analogie ouvre une nouvelle piste dans la compréhension des mécanismes d’action du H₂, notamment en lien avec la bioénergétique mitochondriale et la régénération cellulaire. De plus, des découvertes récentes mettent en évidence la possibilité d’une activation du H₂ sans métal via des paires de Lewis frustrées (FLP), impliquant une synergie entre les bases et acides de Lewis présents dans les environnements enzymatiques ou pseudo-enzymatiques.

Pour élucider ces mécanismes, INSyGHT développera une approche intégrée combinant des techniques d’investigation électrochimique à des outils physico-chimiques de pointe, tels que la spectroscopie Raman, l’analyse UV-visible et la calorimétrie isothermique. Ces travaux seront menés en étroite collaboration avec le GIN (Groupe d’Imagerie Neurofonctionnelle) et la start-up The Element Biotechnology, avec pour objectif de mieux comprendre l’impact du H₂ sur le fonctionnement cellulaire et de renforcer les fondements scientifiques des futures applications cliniques de l’hydrogénothérapie

5. Délivrance de médicaments et nanomédecine catalytique

INSyGHT explore des approches thérapeutiques de nouvelle génération fondées sur la délivrance ciblée de médicaments et la production in situ de molécules actives via des dispositifs miniaturisés et biointégrés. L’objectif est de concevoir des microcapsules ou réacteurs symbiotiques capables de libérer de façon contrôlée des principes actifs ou de catalyser des réactions thérapeutiques au sein même de l’organisme. Ces dispositifs s’appuient sur des matériaux biocompatibles dotés de propriétés de diffusion spécifiques et de stabilité renforcée, afin d’assurer une efficacité prolongée tout en minimisant les effets secondaires.

L’équipe développe en particulier des systèmes encapsulés contenant des biocatalyseurs ou des nanoparticules fonctionnelles, permettant par exemple la génération localisée de molécules thérapeutiques comme le dihydrogène (H₂), ou la libération régulée de médicaments en réponse à des stimuli biologiques. Ces dispositifs visent à agir de manière ciblée au niveau des tissus affectés, en s’affranchissant des limitations des traitements systémiques classiques.

Les travaux porteront notamment sur l’optimisation des matériaux d’encapsulation, le contrôle de la cinétique de libération et la validation des effets thérapeutiques in vitro et in vivo. Cette approche intégrée permettra d’ouvrir de nouvelles perspectives en nanomédecine catalytique.