Diagnostic simple pour les maladies courantes
Une seule mesure de la lumière infrarouge et l'apprentissage automatique permettent de détecter les troubles du métabolisme et l'hypertension, entre autres
Certaines maladies courantes pourraient à l'avenir être diagnostiquées plus facilement et plus rapidement que jusqu'à présent. Une équipe de l'Institut Max Planck d'optique quantique, de l'Université Ludwig Maximilian de Munich et du Centre Helmholtz de Munich a démontré, dans le cadre d'une étude représentative, qu'il était possible de détecter différents troubles métaboliques, tels que le diabète de type 2 et l'hypertension, à l'aide de mesures de lumière infrarouge sur le plasma sanguin et de l'apprentissage automatique. La méthode a également permis de détecter le prédiabète, un stade préliminaire du diabète que d'autres méthodes de diagnostic négligent souvent. Jusqu'à présent, la détection des différentes maladies nécessitait des tests distincts. Comme il suffit désormais d'une seule mesure, qui ne nécessite en outre qu'une goutte de sang et quelques minutes, la méthode permet d'effectuer des dépistages de santé complets de la population, par exemple pour le dépistage précoce de maladies.
Un échantillon, de nombreux diagnostics : le tube contient à peine plus d'une goutte de plasma sanguin. La lumière infrarouge permet de diagnostiquer, entre autres, différents troubles métaboliques tels que le diabète de type 2, l'hypertension et le syndrome métabolique.
© Thorsten Naeser
Selon l'Institut Robert Koch (RKI), environ neuf pour cent des adultes en Allemagne souffrent du diabète, plus précisément du diabète de type 2, qui apparaît surtout chez les personnes de plus de 40 ans. Pourtant, seuls un peu plus de sept pour cent d'entre eux ont été diagnostiqués. Environ 1,3 million de personnes ne savent donc pas qu'elles ont un diabète, ce qui augmente considérablement leur risque de maladies cardiovasculaires, entre autres. Un nombre encore plus important de personnes en Allemagne ne savent pas qu'elles souffrent d'hypertension et présentent donc un risque accru d'infarctus du myocarde. En 2014/15, selon une étude du RKI, un peu plus de 30 % des adultes, soit environ 22 millions de personnes, savaient qu'ils souffraient de cette maladie. Mais environ cinq millions de personnes souffrent d'hypertension non diagnostiquée. Des dépistages de routine de la population pourraient donc préserver des millions de personnes des conséquences du diabète ou de l'hypertension. "De tels examens à l'échelle de la population seront plus faciles à réaliser à l'avenir grâce à notre méthode", explique Mihaela Žigman, qui dirige un groupe de recherche à l'Institut Max-Planck d'optique quantique et à l'Université Ludwig-Maximilian et qui est responsable de l'étude actuelle.
L'équipe de Žigman a mis au point une méthode permettant de détecter les modifications biochimiques du plasma sanguin associées aux différentes maladies en les mesurant à l'aide d'une lumière infrarouge. En effet, les molécules typiques d'une maladie - appelées biomarqueurs - modifient le spectre infrarouge du plasma sanguin de manière caractéristique. Les chercheurs obtiennent ainsi une empreinte moléculaire des maladies, et ce avec une seule mesure pour le diabète de type 2, l'hypertension, les taux élevés de lipides sanguins et le prédiabète. Pour pouvoir identifier les changements dans l'état de santé d'une personne, les chercheurs ont entraîné un algorithme d'apprentissage automatique à reconnaître les empreintes infra-rouge correspondantes. Ils peuvent ainsi également diagnostiquer le syndrome métabolique ou son stade préliminaire. Le syndrome métabolique comprend plusieurs modifications de l'état de santé, dont une personne doit présenter au moins trois : une hypertension, des taux élevés de lipides sanguins, une baisse du taux de cholestérol HDL, une augmentation de la graisse abdominale et une résistance à l'insuline, qui indique l'apparition d'un diabète. Les personnes atteintes du syndrome métabolique ont un risque accru de développer des maladies cardiovasculaires et un cancer du côlon ou du foie, par exemple.
Un diagnostic d'une grande précision
Dans le cadre d'une étude portant sur environ 5200 échantillons de sang provenant de près de 3200 volontaires, l'équipe de l'Institut Max Planck d'optique quantique, de l'Université Ludwig Maximilian et du Centre Helmholtz de Munich a examiné la fiabilité de leur méthode pour détecter les différentes maladies. Pour ce faire, ils ont analysé le plasma sanguin des participants non seulement avec la lumière infrarouge, mais aussi en utilisant les diagnostics standard actuels pour chacune des maladies. L'étude a été publiée dans la revue spécialisée Cell Reports Medicine. Selon cette étude, le diabète de type 2 et les taux élevés de lipides sanguins peuvent être identifiés avec une précision d'environ 95 pour cent grâce à l'empreinte infrarouge. La méthode a détecté le syndrome métabolique avec une probabilité de près de 90 pour cent. Pour l'hypertension et le prédiabète, la sensibilité est tout de même de 75 pour cent. "Pour la pratique médicale, la sensibilité/le taux devrait être si possible supérieur à 75 pour cent", déclare Mihaela Žigman.
Sur un peu plus de 2000 participants à l'étude, les chercheurs ont analysé deux échantillons prélevés à six ou sept ans d'intervalle. Parmi eux, plus de 200 ont développé un syndrome métabolique entre les deux mesures. Les chercheurs en ont profité pour entraîner leur algorithme à prédire, à partir d'un échantillon de sang, si une personne allait développer un syndrome métabolique dans les six ans et demi à venir. L'algorithme y est effectivement parvenu avec un taux de réussite de 77%.
Une empreinte digitale infrarouge de la santé
D'un point de vue médical, un autre résultat de l'étude actuelle est également pertinent : "Notre algorithme détecte également, à l'aide d'une seule mesure infrarouge, si une personne ne souffre d'aucune des maladies que nous avons examinées, c'est-à-dire si elle est en bonne santé à cet égard", explique Mihaela Žigman. "De nombreuses méthodes de diagnostic traditionnelles donnent souvent des résultats erronés, car les valeurs indiquant une maladie sont souvent basées sur des mesures de molécules individuelles ou de biomarqueurs isolés". Dans une étude précédente, une équipe dirigée par Mihaela Žigman avait déjà montré que les cancers du poumon, du sein, de la prostate et de la vessie pouvaient être détectés avec leur empreinte infrarouge respective et l'apprentissage automatique de manière tout aussi précise, mais plus simple et moins coûteuse que les méthodes de diagnostic traditionnelles.
Pour que la méthode de l'équipe de Garching et de Munich puisse être appliquée en clinique, il faut d'une part que d'autres études soient menées par des groupes de recherche indépendants. D'autre part, il faut trouver un partenaire industriel qui développe un appareil adapté à la pratique et le fasse certifier selon les critères stricts applicables aux dispositifs médicaux. "Nous sommes convaincus que nous pouvons simplifier considérablement le diagnostic de nombreuses maladies grâce à une empreinte digitale infrarouge", déclare Mihaela Žigman. "En médecine, il y a un grand intérêt pour des diagnostics simples pour des dépistages complets. Maintenant, il faut encore que notre méthode s'établisse dans le secteur de la santé".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
