Diabète, cancer et autres maux laissent des traces dans notre haleine, notre urine ou notre caca. Ces odeurs sont faciles à mesurer. Un test d'odeur chez le généraliste remplacera bientôt le test sanguin.
Le diabète, le cancer et d'autres maladies laissent des traces dans notre souffle, notre urine ou notre caca. Ces odeurs sont faciles à mesurer. Un test d'odeur chez le généraliste remplacera bientôt le test sanguin.
Le cocker tendu Mintha se précipite dès que l'écoutille s'ouvre. Elle se précipite autour d'une sorte de carrousel à huit tubes et renifle brièvement chaque monstre qui s'y trouve. Dans les cinq secondes, le chien s'assied pour le tube numéro trois. Ça veut dire :c'est ça. Le détective a trouvé l'échantillon atteint d'un cancer du côlon.
Cette scène se déroule dans une salle spéciale des chiens-guides KNGF à Amstelveen. Là, cinq chiens sont spécialement entraînés pour détecter le cancer colorectal en fonction de l'odorat dans les fèces des patients. Ils obtiennent de bons résultats, selon les résultats de la recherche. Vingt des 380 échantillons contenaient des cellules cancéreuses du côlon. Dans 96% des cas, les chiens détectent les selles des personnes atteintes de cancer. "La recherche n'a jamais été menée à cette échelle sur la détection des odeurs pour le cancer du côlon par les chiens", déclare Ellen Greven, directrice de KNGF Guide Dogs, qui mène l'étude en collaboration avec le centre médical de l'Université VU d'Amsterdam (VUmc). «Notre étude peut apporter une contribution importante à la détection plus rapide et plus précise du cancer colorectal. Avec cette méthode de détection, visant un diagnostic précoce, nous espérons sauver à terme des vies humaines. »
L'initiateur Yvo Smulders, interniste au VUmc, affirme que les chiens sentent quelques centaines de fois mieux que les humains et cent fois mieux que le meilleur équipement médical. "Cela signifie peut-être un meilleur test de dépistage du cancer du côlon que celui que nous avons actuellement. La façon actuelle de déterminer définitivement si les gens ont un cancer colorectal n'est pas agréable, coûteuse et non anodine », explique le professeur.
▲ Cocker Spaniel Mintha a trouvé l'échantillon atteint d'un cancer du côlon après seulement quelques secondes de reniflement.
Smulders veut utiliser les chiens pour le dépistage de la population du cancer colorectal chez les personnes de plus de 55 ans, car ils font moins d'erreurs que les tests actuellement utilisés pour cela. "Maintenant, dix pour cent de la population répondent positivement au test de sélection existant, dans lequel un peu de fèces est analysé pour les cellules cancéreuses. Ces personnes doivent alors subir un examen intestinal par coloscopie (internal bowel exam, ndlr). Alors que seulement la moitié à un pour cent a quelque chose dans les intestins qui nécessite finalement une intervention locale ou une intervention chirurgicale. '
Ellen Greve s'attend à ce que les chiens puissent officiellement commencer à travailler au laboratoire dans quatre ou cinq ans. Smulders est moins certain. « Le monde médical serait bien avisé d'utiliser davantage cette haute technologie gratuite. Mais travailler avec des chiens va à l'encontre du conservatisme du secteur médical. Il sera difficile de convaincre les médecins que les chiens peuvent faire mieux qu'un examen médical. En outre, le secteur exigera une confirmation supplémentaire par le biais d'une enquête indépendante. Si tout se passe bien, le dépistage du cancer avec des chiens détecteurs devrait devenir une réalité d'ici cinq à dix ans."
En plus du cancer du côlon, les chiens sentent également d'autres cancers. Le cancer de la thyroïde et le cancer de la vessie peuvent être identifiés en reniflant l'urine, selon des tests effectués avec des chiens de détection médicale à l'hôpital anglais Amersham dans le Buckinghamshire. À l'hôpital universitaire de Göteborg, en Suède, des chiens sont utilisés pour détecter le cancer de l'utérus. Des chercheurs allemands d'un hôpital de Stuttgart ont prouvé que les chiens pouvaient détecter le cancer du poumon dans la respiration des patients.
Nez électronique
"Les chiens font un travail fantastique et sont définitivement imbattables en termes de sensibilité. Ce sont les meilleurs nez qui soient. C'est évident. Mais je trouve un chien dans le cabinet du médecin inutilisable. De plus, tous les cinq ou six ans, vous avez besoin d'un nouveau chien qui doit tout réapprendre. C'est pourquoi nous optons pour le nez électronique. L'avantage par rapport aux chiens est que les résultats sont reproductibles.» Ce sont les mots de Peter Sterk, professeur de physiopathologie au Centre médical d'Amsterdam (AMC) de l'Université d'Amsterdam, spécialisé dans les maladies pulmonaires. Il développe un nez électronique capable de démêler l'air expiré.
Chaque maladie laisse des traces dans l'organisme par un métabolisme différent qui provoque des substances volatiles anormales dans le sang, les poumons et les intestins. Les médecins utilisent leur nez depuis des siècles. Le médecin grec Hippocrate, le fondateur de la médecine, a posé des diagnostics basés sur l'odeur de l'urine de son patient 400 ans avant JC. Les médecins modernes utilisent encore leur odorat. Par exemple, les personnes atteintes de diabète dégagent une odeur typique d'acétone. Les problèmes d'estomac donnent une haleine un peu aigre.
Mais tout ne se voit pas avec le nez nu. Un eNose ou nez électronique peut être "formé" sur des composants spécifiques, liés à une maladie. Sterk :« Les tumeurs fabriquent certaines substances en fonction de la dégradation des tissus, de l'inflammation ou de la division cellulaire anormale. Dans le cancer du poumon, ces substances se retrouvent directement dans les voies respiratoires et donc dans le souffle. Mais même avec un cancer ailleurs dans le corps, ces composants volatils se retrouvent dans les poumons, car tout le sang circule dans les poumons. C'est pourquoi vous pouvez détecter non seulement le cancer du poumon, mais également d'autres cancers de l'haleine.'
L'eNose de Sterk est basé sur la technologie existante des années 1980. Les premiers nez électroniques n'ont pas été développés pour des applications médicales, mais pour la sécurité. L'un était accroché dans la station spatiale américano-européenne Spacelab pour avertir des mélanges de gaz dangereux. Les mêmes capteurs sont utilisés pour surveiller la pollution de l'air ou détecter des explosifs. Et dans l'industrie alimentaire, le nez doit détecter à temps les bactéries nocives. "Ces nez électroniques sont conçus sur un principe qui s'est avéré identique au fonctionnement de tous les nez de mammifères, y compris le nôtre."
Reconnaissance de formes
Notre nez fonctionne avec des centaines de capteurs sensibles aux fragments de substances organiques dans l'air. Ceux-ci sont déposés sur différents types de capteurs ou récepteurs. Plusieurs substances se retrouvent sur le même capteur et la même substance se retrouve sur plusieurs capteurs. Un mélange de substances active les mêmes capteurs, semblables aux papilles gustatives, mais à des degrés différents. En conséquence, nous reconnaissons immédiatement la différence entre le profil d'odeur de, disons, le café et l'orange.
Chaque maladie laisse des traces dans le corps à travers un métabolisme différent
En combinant ce que ces récepteurs perçoivent, ce que nous, les humains, ressentons comme odeur est créé. Nous reconnaissons ces modèles de parfum par expérience. Dans l'eNose, un algorithme fournit une expérience aha de l'empreinte digitale ou de la signature de mélanges complexes. Avec notre propre nez, nous pouvons distinguer mille milliards d'odeurs grâce à 400 types de capteurs, comme l'a récemment démontré Science.
Le nez électronique doit traiter une quantité étonnante d'informations. Heureusement, beaucoup peuvent être écartés comme non pertinents. C'est une question d'apprentissage, dit Sterk. De cette façon, l'eNose sait au fil du temps que l'odeur d'ail du repas de la veille n'est pas importante.
Le groupe de recherche de Sterk a maintenant entraîné le nez électronique à sentir la différence entre l'haleine d'une personne souffrant ou non d'asthme. Les scientifiques y sont parvenus en recherchant étape par étape des substances spécifiques dans l'haleine d'une personne malade qui ne se trouvent pas chez une personne en bonne santé. Des capteurs correspondants ont été recherchés pour ces substances, avec l'aide de Mesa+, l'institut de nanotechnologie de l'Université de Twente. Sterk :« Il s'agit du schéma conjoint de ces substances qui, ensemble, peuvent être considérées comme un biomarqueur d'une maladie. Nous n'avons pas nécessairement besoin de connaître les substances individuelles. Si vous voulez vraiment déterminer des marqueurs individuels, vous devez utiliser une autre technique, comme la chromatographie en phase gazeuse ou la spectrométrie de masse. Mais ce n'est pas nécessaire pour la reconnaissance médicale, mais si vous voulez connaître la cause de la maladie. C'est un vrai travail de laboratoire."
Avec la reconnaissance des formes du cancer du poumon par le nez électronique, une certitude de 80 à 90 % peut être donnée. "C'est plutôt bien, mais pas à 100 %", déclare Sterk. «Et en tant que patient, vous voulez savoir avec certitude si vous avez la maladie ou non. Si l'eNose indique que le résultat est suspect, vous pouvez effectuer d'autres tests plus coûteux.'
Sterk veut augmenter la sécurité du nez électronique en trouvant les meilleurs capteurs qui appartiennent à ce mélange de cancer. «Nous essayons d'optimiser cela en rendant les capteurs plus spécifiques. Et puis il faut savoir exactement quelles substances sont à l'origine d'une maladie.'
Chez le généraliste
En plus des maladies pulmonaires, l'eNose peut également détecter d'autres maladies. Des groupes en Israël ont testé l'instrument dans le cancer du côlon et le cancer du sein. Les chercheurs affirment qu'ils peuvent même distinguer les différents cancers les uns des autres dans l'haleine recueillie. Le professeur Sterk pense que la conclusion est plutôt dure. « Si c'est le cas, c'est plutôt cool ! J'aimerais voir cette différence confirmée une fois de plus dans un nouveau groupe de patients. »
Néanmoins, il est tout à fait possible qu'il y ait une différence dans les molécules volatiles collectées dans les différents cancers. Des études in vitro, dans lesquelles des cellules cancéreuses sont cultivées dans un récipient, vont dans ce sens. Il s'agissait de cellules tumorales de cancer du poumon dit à petites cellules et non à petites cellules, obtenues après chirurgie. «En mesurant au-dessus des cellules des différents types de cancer du poumon, nous trouvons d'autres substances qui sont libérées. Cela signifie que différentes tumeurs libèrent différentes substances. Il n'est donc peut-être pas si surprenant que des différences aient été trouvées en Israël.'
L'odeur joue un rôle dans de nombreux maux, tels que le diabète, la tuberculose, la pneumonie et le cancer. C'est une question d'ajustement supplémentaire pour trouver ces différentes conditions. Cela a conduit au nez spiro. L'AMC teste actuellement ce successeur de l'eNose avec des médecins généralistes et des hôpitaux néerlandais.
Surtout le prix bas et le fonctionnement pratique de ce type d'équipement offrent de grands avantages. Au moindre soupçon que quelque chose ne va pas, le médecin généraliste peut laisser le patient respirer par le nez électronique. Il pourrait remplacer une prise de sang. "Vous n'avez pas à subir toutes sortes de tests fastidieux et vous avez une réponse immédiate. Surtout si l'algorithme fait le travail à bord ou dans une application cloud. La chose mesure, renvoie à un algorithme sur Internet et de là vient un calcul de probabilité basé sur le souffle que vous inspirez.'
Traduit en conversation sur la boisson, l'appareil peut être intégré dans un T-shirt, une brosse à dents ou un téléphone portable par des techniciens. Sterk :"Peut-être spéculatif, mais le fait que l'eNose sera facilement accessible aux patients sera certainement un fait d'ici dix à vingt ans."
Cet article est paru dans Eos, numéro 10, 2015.
