Un implant sous-cutané qui sert de la laboratoire d'analyse

Annoncée depuis plus de 20 ans par les "théoriciens du complot", la bio-chip s'apprête à faire irruption dans notre quotidien.

Un implant sous-cutané de quelques millimètres permet d'analyser en temps réel des substances produites par l'organisme. De nombreuses maladies chroniques nécessitent de mesurer régulièrement certains paramètres biologiques qui renseignent sur l'état de santé du patient ou les effets d'un traitement. Dans le cas du diabète d'énormes progrès ont été faits pour éviter des prises de sang répétées, mais pour beaucoup d'autres patients les prélèvements sanguins restent encore inévitables. Cela pourrait changer dans les années qui viennent grâce à un implant développé par des chercheurs de l'École fédérale polytechnique de Lausanne (Suisse). Une fois inséré sous la peau du patient, cet implant peut mesurer des substances, telles que le glucose ou le cholestérol, et transmettre les données en temps réel directement au médecin. Un prototype de ce dispositif est présenté ce mercredi au congrès européen de design de systèmes électroniques -DATE- à Grenoble. L'implant sous-cutané développé par l'équipe de Giovanni de Micheli et Sandro Carrara est un concentré de technologies, long de 14 millimètres, et dont le diamètre ne dépasse pas les 2 millimètres. Dans ces trois millimètres cubes, les chercheurs ont réussi la prouesse technique de faire tenir une zone de mesure avec cinq capteurs, un émetteur radio et une alimentation. Le système ne contient pas de batterie, il est alimenté par un patch, collé sur la peau juste au-dessus, et qui émet un petit champ électromagnétique. L'alimentation de l'implant utilise ces ondes électromagnétiques (inoffensives pour le patient) pour produire un courant de 0,1 watt suffisant au fonctionnement du système. C'est aussi ce patch qui permet de transmettre par Bluetooth les mesures faites par l'implant à un smartphone ou une tablette.

Selon Giovanni de Micheli, les avantages de ce système sont nombreux: «Cet implant pourrait améliorer la qualité de vie des patients qui aujourd'hui subissent des prises de sang régulières. Et les mesures étant faites en permanence, elles permettent un suivi plus régulier qu'avec les méthodes traditionnelles. On peut aussi imaginer un système d'alerte quand les valeurs dépassent certains seuils critiques.» L'implant permet de mesurer cinq substances différentes, qui pourraient être choisies en fonction de chaque cas. «Chez un patient avec un risque élevé d'infarctus du myocarde il serait ainsi possible de mesurer la troponine, un marqueur d'accident cardiaque, et d'avertir le médecin dès que la concentration augmente», expliquent les chercheurs.

Monitoring en temps réel

Cet implant, qui s'inscrit dans le développement d'une médecine personnalisée, vise aussi à permettre une évaluation individuelle des effets, bénéfiques ou néfastes, produits par un traitement. «Les chimiothérapies et les traitements antirejet prescrits après une greffe peuvent induire des effets secondaires importants, et il est souvent difficile de déterminer la dose la plus adaptée au patient. L'implant permettrait un monitoring en temps réel de la réaction de l'organisme au traitement», explique le Pr de Micheli. Ce dispositif pourrait aussi intéresser les sportifs de haut niveau, qui utilisent de plus en plus les analyses biologiques pour évaluer l'efficacité d'un entraînement ou leur état de stress et de fatigue.

Des perfectionnements restent encore à apporter au prototype présenté au congrès de Grenoble, notamment sur la longévité de l'implant, dont la durée de vie est d'un mois et demi, «ce qui reste suffisant pour le suivi lors de la mise en place d'un traitement», relève le Pr de Micheli. Pour l'instant le dispositif a démontré sa fiabilité pour les mesures de cinq substances (glucose, cholestérol, ATP, lactate, glutamate) et a passé avec succès la première série de tests de tolérance réalisés chez l'animal. Mais, rappelle Giovanni de Micheli, «la route est longue pour obtenir les autorisations de mise sur le marché pour les dispositifs implantables». Les chercheurs espèrent pouvoir commercialiser leur produit d'ici à cinq ans.

Un implant capable d'analyser en direct jusqu'à cinq protéines ou acides organiques présents dans le corps humain a été créé par des chercheurs suisses.

Les chercheurs Giovanni de Micheli et Sandro Carrara, de l'École polytechnique fédérale de Lausanne, ont mis au point ce dispositif de quelques millimètres cubes sur lequel sont intégrés cinq capteurs, un transmetteur radio et un système d'alimentation.

Un timbre muni de batteries est placé sur la peau et transmet à l'implant le dixième de watt nécessaire à son fonctionnement à travers la peau du patient.

Les ondes radio émises par l'implant sont ensuite captées par le timbre cutané qui récolte ces données et les transmet par Bluetooth à un téléphone portable.

Mini labo

Pour le moment, cinq substances chimiques peuvent donc être détectées par ce laboratoire. La surface des capteurs est recouverte d'une enzyme capable de capturer ces substances visées dans le corps du patient, par exemple, le glucose et le lactate.

« Potentiellement, nous pourrions détecter plusieurs substances, mais les enzymes ont une durée de vie limitée. Et il faut les concevoir pour qu'elles survivent le mieux possible à l'usure du temps. » — Giovanni De Micheli

Dans le prototype actuel, les enzymes testées résistent environ un mois et demi, une période quand même satisfaisante pour la réalisation de nombreuses missions médicales.

Les applications

Ce petit laboratoire pourrait à terme remplacer les traditionnelles analyses sanguines. D'ici là, il pourra certainement permettre de détailler le suivi des personnes sous chimiothérapie ou qui souffrent de maladies chroniques.

« Il permettra un suivi en direct et en continu, basé sur la tolérance propre au patient, et non uniquement sur des tabelles d'âge et de poids ou des analyses hebdomadaires. » — Sandro Carrara

Le prototype a déjà démontré sa fiabilité pour la détection de cinq substances différentes. Ses créateurs espèrent bien le voir sur le marché d'ici quatre ans.

L'extrait vidéo qui suit explique en anglais le travail des chercheurs suisses :