Un petit capteur pourrait guider les aiguilles à travers le corps, surveiller la santé à distance

Optez pour une biopsie ces jours-ci et il y a de fortes chances que votre médecin doive vous assommer, vous ouvrir une partie de votre corps et chercher le tissu nécessaire. Mais que se passerait-il si un petit capteur pouvait guider une aiguille à la place, cartographiant vos entrailles au fur et à mesure, pendant que vous (et votre médecin) regardez sur un écran vidéo ?

C'est la promesse d'un nouvel appareil, de la taille d'un grain de sable, capable de transmettre un signal sans fil jusqu'à 25 centimètres de distance. Les travaux pourraient également avoir des implications pour mesurer la pression artérielle et suivre la façon dont les médicaments se métabolisent à l'intérieur du corps, selon les chercheurs.

L'appareil est "vraiment excitant", déclare Nako Nakatsuka, un chimiste qui développe des biocapteurs miniatures pour mesurer les composés cérébraux à l'ETH Zürich et qui n'a pas participé à l'étude. La capacité de manœuvrer à l'intérieur du corps avec un minimum de perturbations, dit-elle, "est très cool".

Le nouveau capteur, dont le fonctionnement est décrit aujourd'hui dans Science, est composé de deux aimants : l'un est fixé sur un boîtier en plastique, l'autre peut se tordre et osciller. Un dispositif externe utilise des bobines électromagnétiques pour créer un champ magnétique, qui déplace le deuxième aimant. L'appareil recueille ensuite des lectures, telles que la température et la pression, en mesurant les changements dans ce deuxième aimant.

"La conception du capteur est vraiment intelligente et assez créative - il sort des sentiers battus", explique Montserrat Calleja Gómez, un physicien qui développe des capteurs nanomécaniques à l'Institut de micro et nanotechnologie de Madrid, qui n'a pas participé à l'étude.

Les chercheurs ont ensuite testé leur mini-capteur dans divers contextes. Dans une expérience inhabituelle, ils ont collé le traqueur sur le dos d'une abeille. Même à la grande vitesse à laquelle les abeilles volent, l'appareil a pu suivre avec précision les mouvements de l'insecte. "Il était possible de suivre le chemin et l'orientation [des abeilles en vol]", explique le co-auteur Jürgen Rahmer, physicien chez Philips Research. "Cela a étonnamment bien fonctionné."

L'équipe de Rahmer a également équipé la pointe d'une aiguille de biopsie avec le capteur et l'a injecté dans une grande goutte de gélatine ressemblant à un tissu pour voir si le capteur pouvait aider à guider les instruments médicaux. Le capteur a suivi avec précision l'aiguille et, en fournissant une carte de l'endroit où se trouvait l'aiguille, a permis aux scientifiques de la diriger vers une zone cible (dans ce cas, une boule blanche factice dans la goutte). Dans le monde réel, le capteur pourrait guider les aiguilles de biopsie, les cathéters et d'autres instruments vers la cible exacte pour administrer un traitement, collecter des échantillons de cellules ou disséquer un morceau de tissu, selon les auteurs.

Si le capteur est avalé, il pourrait également surveiller les changements en temps réel à l'intérieur du corps, par exemple si les personnes souffrant de problèmes gastro-intestinaux réagissent aux médicaments ou subissent des poussées, explique l'équipe.

Cependant, l'aspect le plus excitant, selon Nakatsuka, est la capacité du capteur à mesurer la pression, ce qui pourrait un jour permettre aux médecins de détecter les changements de pression artérielle dans les vaisseaux sanguins, offrant potentiellement un moyen plus continu de surveiller la pression artérielle, dit-elle.

La distance entre les bobines de détection et le capteur est également une grande avancée, explique Calleja Gómez. Les chercheurs ont pu détecter un signal jusqu'à environ 25 centimètres de distance, améliorant les technologies sans fil précédentes qui ne pouvaient être distantes que de 5 centimètres, souligne-t-elle. L'élargissement de cette distance pourrait, par exemple, permettre aux patients de suivre plus facilement leur tension artérielle à domicile, selon les auteurs.

L'appareil est également relativement bon marché - coûtant entre 1 $ et 100 $, selon le temps qu'il doit rester dans le corps - et sa facilité de fabrication, selon les auteurs. "Je peux le faire sur la table de la cuisine", déclare le co-auteur de l'étude Bernhard Gleich, physicien chez Philips. Outre les aimants, dit-il, "Vous avez juste besoin d'un peu de tube en plastique, d'un peu de ficelle et d'un peu d'adhésif et vous assemblez le tout."

Pourtant, Gleich estime qu'il pourrait s'écouler 5 à 8 ans avant que l'appareil ne soit utilisé chez l'homme pour les applications les plus simples. Beaucoup de travail est encore nécessaire pour s'assurer que les capteurs fonctionnent non seulement correctement, mais aussi qu'ils ne nuisent pas aux individus.

Nakatsuka dit que les essais devraient vérifier que l'appareil ne provoque pas de réaction négative du système immunitaire ou ne perturbe pas le flux sanguin normal. Pourtant, dit-elle, les possibilités sont passionnantes. "Je pense qu'il a le potentiel d'aller là où nous ne pouvions pas aller auparavant."