Disruptif

Quand la microfluidique rencontre le smartphone

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L’alliance de la microfluidique et du smartphone permet de créer des outils de diagnostic de précision dans le domaine de la santé. Soit autant de dispositifs très prometteurs dans le domaine des maladies infectieuses ou encore dans la détection précoce de l’infarctus du myocarde. Explications avec Emmanuel Delamarche, chercheur en biochimie au centre de recherche d’IBM à Zurich.

[En 2001, la « Technology Review  » du MIT la classait déjà parmi les dix techniques émergentes qui vont changer le monde. La microfluidique est la science et la technologie des systèmes manipulant des fluides et dont au moins l’une des dimensions caractéristiques est de l’ordre du micromètre. Elle a des applications dans la santé, la beauté, au service de la qualité de l’air et de l’eau, l’énergie… En France, vous avez l’IPGG, l’Institut Pierre-Gilles de Gennes qui a été créé : Réunir autour d’une thématique transdisciplinaire (la microfluidique), des expertises complémentaires (physiciens, biologistes, chimistes, technologues) pour développer la recherche fondamentale et faire éclore des applications]


De quelle manière la médecine peut-elle bénéficier de l’expertise développée dans les composants micro-électroniques ?

Emmanuel Delamarche : Cette expertise peut être transposée dans les appareils médicaux et les systèmes de diagnostics de « mobile health » basés sur des techniques de microfluidique. Cette discipline applique les phénomènes de la mécanique des fluides sur une goutte de sang, la salive ou l’urine. Le test de grossesse est l’une des applications les plus connues. Une tige de papier est recouverte de réactifs anticorps qui permettent de détecter l’hormone présente dans l’urine des femmes enceintes. Sur le même principe, on a pu définir des listes de protéines et d’anticorps pour détecter la malaria, les signes d’un infarctus du myocarde, la prise de certains médicaments, voire de stupéfiants. La portabilité permet de faire des tests au plus près du patient, ce qui est très intéressant surtout pour les patients les plus éloignés des systèmes de santé. Plusieurs points doivent encore être améliorés, notamment quant à la fiabilité des tests et la richesse de l’interprétation qui peut en être faite. En fonction des conditions de conservation des tests, les anticorps peuvent être abîmés, la stabilité des réactifs altérée… On détecte beaucoup de faux positifs et de faux négatifs. Si l’on pense que quelqu’un est infecté, on va lui donner des médicaments dont il n’aurait pas eu besoin, ce qui peut non seulement avoir des conséquences sur sa santé, mais engendre aussi une mauvaise allocation des ressources pharmaceutiques. La communauté de la microfluidique travaille sur des méthodes de micro fabrication pour créer des structures qui permettent de mieux guider la circulation des liquides et la vitesse de réaction, de façon à améliorer la qualité des résultats. Le multiplexage permet également de réaliser plusieurs diagnostics en même temps.


Comment le smartphone et les données interviennent-ils dans ces dispositifs ?

E.D. : Si les tests parviennent à générer des résultats plus précis, avec des signaux facilement lus et transmis, ces données à valeur ajoutée pourraient être mises sur le cloud. Il sera alors possible de cartographier la propagation de la malaria, de la dengue ou du virus Zika, comme cela existe pour la grippe. IBM a monté un outil de recherche en Californie pour modéliser la manière dont les épidémies se propagent. Dans le domaine des maladies infectieuses, l’anticipation est l’une des clés du succès pour minimiser les risques. Le cloud, le Big Data et la cartographie de l’épidémie permettent de déclencher des actions et d’alerter la population, par exemple en envoyant des SMS sur les portables situés dans une zone à risque. On peut aussi imaginer que les assurances santé proposent des services aux habitants de ces zones ou aux touristes qui s’y rendent. Les smartphones sont des alliés par leur puissance de calcul, mais aussi car ils sont largement disponibles et bien acceptés par la population. Même dans les pays en voie de développement, au moins 10 % de la population est équipée d’un smartphone. Pour les tests portables, des objets dotés de puces wireless peuvent récolter les informations médicales et les transmettre au smartphone. Si plusieurs tests doivent agir en parallèle, le mobile permet aussi de vérifier que les tests se déroulent bien. Il peut en outre aider à lutter contre la contrefaçon. Alors que les boites des tests peuvent être facilement falsifiées, un code mis à l’intérieur du dispositif de diagnostique et lu par un smartphone permettrait d’accroître considérablement la sécurité en garantissant l’origine des tests. Source et suite ICI

3 Projets sur le sujet

1/ Plus de 45 millions de couples dans le monde entier s’attaquent à la stérilité, mais les méthodes standard actuelles pour diagnostiquer la stérilité masculine peuvent coûter cher, nécessiter beaucoup de main-d’œuvre et nécessiter des tests dans un contexte clinique. L’analyseur de l’analyse de sperme à base de smartphone est actuellement en phase de prototypage.

2/ Un concours a récompensé un élève de design industriel pour son test de paludisme Vasu, avec un étui de smartphone imprimé en 3D qui utilise des principes de la microfluidiques et une application pour diagnostiquer le paludisme dans le sang des patients. Les smartphones sont couramment trouvés dans les pays en développement, et leurs appareils photo avec des lentilles de haute qualité sont devenus d’excellents outils de diagnostic.Le même principe peut être facilement appliqué aux autres maladies sur le sang et pourrait révolutionner les soins médicaux dans les régions éloignées et les pays en développement.

3/ L’analyse du sol, la fondation iGEM souhaite remplacer la norme de laboratoire basée sur les substances toxiques pour l’analyse du sol avec un analogue biologique colorimétrique. Tous les matériaux nocifs qui ne peuvent être remplacés seront minimisés et enfermés dans le support du smartphone pour limiter l’exposition de l’utilisateur aux risques biologiques et/ou chimiques potentiels. Les « données couleur » peuvent être capturées et mesurées par la caméra du téléphone, ce qui élimine les erreurs humaines. Ces données seront téléchargées instantanément dans une application (image du post) qui fournit des commentaires précis sur les cultures idéales avec les conditions actuelles du sol et proposer les mesures qui doivent être prises pour ajuster le sol pour les cultures souhaitées.