Test respiratoire de poche pour les bactéries de l'estomac
Un mini-capteur analyse l'haleine pour détecter une infection par Helicobacter pylori
Les ulcères d'estomac, la gastrite et même le cancer de l'estomac sont souvent le résultat d'une infection par Helicobacter pylori. Si la bactérie n'est pas détectée pendant longtemps, les conséquences peuvent être graves. Jusqu'à présent, la détection diagnostique prenait du temps et était coûteuse. Des chercheurs de l'université d'Ulm ont mis au point un système de capteur miniaturisable pour l'analyse mobile de l'haleine, qui est efficace, rapide et peu coûteux. L'équipe de recherche utilise une astuce de survie biologique du germe de l'estomac pour détecter la bactérie. L'équipe de recherche démontre le fonctionnement de la technologie dans la revue ACS Sensors.
"Nous avons mis au point un système de capteurs à infrarouge capable de détecter Helicobacter pylori à l'aide d'un test respiratoire mobile. Cette technologie présente un grand potentiel de miniaturisation et un bon rapport coût-efficacité", explique le professeur Boris Mizaikoff. Le directeur de l'Institut de chimie analytique et bioanalytique de l'université d'Ulm et du site Hahn-Schickard d'Ulm a mis au point le mini-capteur avec des chercheurs de son institut. L'équipe travaille actuellement à la mise au point d'une solution technique compatible avec les smartphones pour une utilisation individualisée et mobile.
Les scientifiques d'Ulm utilisent une méthode spectroscopique dans le domaine de l'infrarouge moyen (MIR) pour analyser l'air que nous respirons. La spectroscopie infrarouge est moins coûteuse que la spectrométrie de masse traditionnellement utilisée à cette fin et peut être facilement miniaturisée. "La spectroscopie MIR est particulièrement adaptée à l'analyse en phase gazeuse de molécules telles que le dioxyde de carbone, qui absorbent particulièrement bien la lumière dans le spectre infrarouge", explique le Dr Gabriela Flores Rangel. Cette chimiste est chercheuse postdoctorale dans le groupe de travail de Mizaikoff et auteur correspondant de l'étude ACS Sensors. Le Dr Lorena Díaz de León Martínez, également chercheuse postdoctorale à l'Institut d'Ulm, a également participé au projet.
Les chercheurs ont utilisé une astuce biologique de la bactérie
Helicobacter pylori est une survivante. Cette bactérie en forme de bâtonnet, résistante à l'acide, colonise l'estomac, un endroit où d'innombrables agents pathogènes mourraient autrement. Pour se protéger contre l'agressivité de l'acide gastrique, le germe de l'estomac érige un bouclier chimique. Il est aidé par une enzyme que Helicobacter pylori produit elle-même : l'uréase. Cette enzyme décompose l'urée en dioxyde de carbone et en ammoniac, consommant ainsi de l'eau. Les bactéries utilisent l'ammoniac, un composé azoté alcalin, pour tamponner chimiquement l'acide gastrique. "Cependant, nous nous intéressons au dioxyde de carbone, c'est-à-dire au sous-produit de la catalyse hydrolytique stimulée par la bactérie", explique Mizaikoff.
Afin de distinguer ce dioxyde de carbone "révélateur" du dioxyde de carbone que l'homme expire de toute façon, les chercheurs utilisent une méthode d'étiquetage couramment employée dans l'analyse chimique et le diagnostic médical. L'urée administrée aux sujets pour le test de l'uréase contient du carbone "marqué" (13C au lieu de 12C). Le 13C est un isotope du carbone qui absorbe la lumière infrarouge à une longueur d'onde inférieure à celle du 12C. "Nous pouvons mesurer ces différences d'absorption à l'aide de la spectroscopie MIR. Elles nous indiquent la quantité de carbone provenant de l'urée clivée par la bactérie et donc la présence ou non d'une infection par Helicobacter pylori", explique Flores Rangel.
Jusqu'à présent, les tests de dépistage d'Helicobacter pylori ne peuvent être effectués que dans un contexte clinique. Dans les procédures invasives, des échantillons de tissus provenant d'endoscopies gastro-intestinales sont analysés bactériologiquement. Les tests non invasifs d'analyse de l'haleine reposent encore sur des méthodes telles que la spectrométrie de masse, qui sont très complexes et coûteuses.
L'espace de réaction a été réduit afin d'augmenter l'interaction lumière-gaz
Mizaikoff et son équipe misent sur une autre innovation pour leur système de capteurs infrarouges. Afin d'intensifier la réaction entre les molécules de l'échantillon et le rayonnement infrarouge, ils ont réduit la taille de l'espace de réaction. Un guide d'ondes creux intégré au substrat (iHWG) est utilisé. La chambre de réaction se compose de deux plaques d'aluminium qui sont scellées de manière étanche à l'aide d'un composé de résine époxy. Un canal est encastré dans la plaque de base, par lequel l'air respirable est acheminé et qui sert également de cellule à gaz miniaturisée et de guide d'ondes optiques infrarouges. Sur les côtés, des fenêtres en fluorure de baryum transmettant la lumière infrarouge garantissent que le rayonnement MIR est réfléchi le long du canal et permet de mesurer les longueurs d'onde absorbées par le dioxyde de carbone marqué et non marqué. "Nous avons déjà pu réduire la taille de la cellule à gaz de dix centimètres à trois centimètres sans perdre la précision des mesures", souligne Mizaikoff. Pour exploiter davantage le potentiel de miniaturisation du système de capteurs, des lasers ou des diodes électroluminescentes peuvent également être utilisés comme source de lumière pour la spectroscopie IR.
Les scientifiques estiment que le système peut être simplifié et miniaturisé de manière à réduire le coût du mini-capteur compatible avec les smartphones à environ 20 euros. C'est une bonne nouvelle pour toutes les personnes souffrant d'une infection à Helicobacter pylori : à l'avenir, il sera possible de détecter le germe de l'estomac rapidement et facilement à l'aide d'un test respiratoire mobile ; quelle aide pour le diagnostic et la thérapie !
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 Anglais peut être trouvé ici.
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