Un nouveau prototype de capteur portable pourrait changer le diagnostic de certaines maladies pulmonaires. Développé par des chercheurs du MIT, cet appareil analyse la respiration pour détecter des biomarqueurs spécifiques, offrant ainsi une alternative rapide et pratique aux méthodes traditionnelles de diagnostic.
Comment fonctionne le capteur
Ce dispositif a été conçu pour analyser des nanoparticules inhalées par le patient. Lorsqu’elles sont exhalées, ces nanoparticules transportent des biomarqueurs qui peuvent révéler des signes de maladie à l’intérieur du corps.
Le prototype, développé par une équipe du MIT, se nomme PlasmoSniff.
Pour le moment, aucun test n’a été effectué sur des humains, seulement sur des rongeurs, ce qui implique qu’il reste encore du chemin à faire avant de l’utiliser en clinique. Néanmoins, les chercheurs sont optimistes quant à son potentiel.
Avec davantage de tests, ils pensent que le capteur pourrait devenir un outil rapide et pratique en clinique, voire à domicile, éliminant le besoin d’équipements de laboratoire avancés, généralement disponibles uniquement à l’hôpital.
En pratique, nous imaginons qu’un patient inhalerait des nanoparticules et, après environ 10 minutes, exhalerait un biomarqueur synthétique signalant l’état de ses poumons.
Notre technologie innovante PlasmoSniff permettrait de détecter ces biomarqueurs exhalés en quelques minutes, sur le lieu de soins.
Affirme l’ingénieur mécano Aditya Garg.
La pneumonie est une infection des poumons qui entraîne une inflammation des alvéoles, pouvant les remplir de liquide ou de pus.
Elle peut être causée par des bactéries, des virus ou des champignons, et se manifeste souvent par de la fièvre, de la toux, des difficultés respiratoires et des douleurs thoraciques. Cette maladie peut s’avérer grave, notamment chez les enfants, les personnes âgées et celles dont le système immunitaire est affaibli, nécessitant parfois un traitement antibiotique ou une hospitalisation, en fonction de la cause et de la gravité.
La science derrière la détection
Les nanoparticules détectées par le capteur ont été développées au fil des ans. Les biomarqueurs, ou marqueurs chimiques, associés à celles-ci se libèrent lorsqu’elles entrent en contact avec des enzymes protéases spécifiques à certaines maladies.
Cela donne aux chercheurs un signal à rechercher, mais ces biomarqueurs sont exhalés en très faibles quantités. Pour détecter ces traces subtiles, le nouveau système utilise une approche plasmétique, l’étude et la manipulation de la lumière, d’où provient le nom PlasmoSniff.
Plus précisément, le capteur utilise une technique appelée spectroscopie Raman, où la lumière est appliquée pour mesurer les vibrations d’une molécule. Ces vibrations agissent comme des signatures du mouvement des atomes dans les liaisons chimiques et peuvent être utilisées pour identifier des molécules.
Le capteur utilise des nanoparticules d’or suspendues sur un mince film d’or, ce qui en fait un métal idéal pour la plasmétique. Les microfissures recouvertes d’eau à l’intérieur du capteur capturent les biomarqueurs ciblés et amplifient leurs vibrations suffisamment pour être détectées.
Sur l’image, l’ingénieure et chercheuse Loza Tadesse et l’ingénieur mécano Aditya Garg.
Un défi de précision extrême
La respiration humaine contient des composés organiques volatils qui indiquent l’état du microbiome intestinal ainsi que l’efficacité des processus métaboliques du corps. Cependant, ce capteur récemment mis au point ne sélectionne qu’une fraction très mince des produits chimiques exhalés.
C’est un peu comme chercher une aiguille dans une botte de foin.
Notre méthode détecte cette aiguille qui, autrement, serait cachée dans le bruit.
Explique l’ingénieure mécano Loza Tadesse.
Prochaines étapes et potentiel futur
Pour le moment, les chercheurs sont à l’étape du prototype : ils ont utilisé des rongeurs au lieu de personnes et ont analysé seulement un biomarqueur spécifique.
Les tests sur la respiration humaine seront plus complexes et nécessiteront également le développement d’un accessoire similaire à un masque pour analyser la respiration du patient pendant environ cinq minutes.
Ce système serait combiné avec un dispositif similaire à un inhalateur d’asthme permettant l’inhalation des nanoparticules. Chez les individus sains, ces particules circuleraient dans le corps sans être décomposées par une maladie.
Le capteur a été conçu pour analyser les composés organiques volatils (COV) présents dans la respiration. (Garg et al., Nano Lett., 2026)
Si le développement et l’échelle réussissent dans les prochaines années, cela pourrait représenter une méthode pertinente pour surveiller et détecter les maladies. Selon les chercheurs, la technologie pourrait être adaptée à une large gamme d’applications, pas seulement pour les problèmes respiratoires comme la pneumonie.
Elle pourrait même avoir des usages en dehors de la santé humaine, dans toute situation où il faudrait détecter de petites quantités de produits chimiques dans l’air à l’aide d’un capteur portable.
Ce système n’est pas limité à ces biomarqueurs ni uniquement à des applications de diagnostic.
Il peut aussi détecter des produits chimiques industriels ou des polluants atmosphériques. Si une molécule peut former des liaisons hydrogène avec l’eau, nous pouvons utiliser sa signature vibratoire pour la détecter. C’est une plateforme plutôt universelle.
A conclu Tadesse.