Du COVID au cancer: un nouveau test à domicile détecte les maladies avec une précision étonnante

Mal de gorge et nez bouché? L'avènement des tests rapides à domicile permet de déterminer facilement si vous souffrez d'une maladie grave comme la COVID-19 ou simplement d'allergies printanières. Cependant, malgré leur rapidité et leur commodité, ces tests sont moins sensibles que ceux utilisés en clinique. Cela signifie que le résultat peut être négatif même si la personne est infectée.

La solution pourrait résider dans une nouvelle technologie de biodétection peu coûteuse qui rendrait les tests rapides à domicile 100 fois plus sensibles aux virus comme la COVID-19. Elle pourrait également étendre les capacités de dépistage rapide d'autres maladies dangereuses comme le cancer de la prostate et le sepsis.

Des scientifiques de l’Université de Californie à Berkeley ont développé un test qui combine un processus d’évaporation naturel appelé « effet anneau de café » avec la plasmonique et l’intelligence artificielle pour détecter avec précision les biomarqueurs de maladies en quelques minutes seulement.

« Cette technique simple mais puissante fournit des résultats très précis en une fraction du temps requis par les méthodes de diagnostic traditionnelles », a déclaré Kamyar Behrouzi, récemment doctorant en systèmes microélectromécaniques et nano-ingénierie à l'UC Berkeley.
« Nos travaux ouvrent la voie à des solutions de diagnostic plus accessibles et plus abordables, notamment pour les régions aux ressources limitées. »

Une description de la technologie a été publiée dans la revue Nature Communications.

Effet anneau de café et nanoparticules

Si vous observez attentivement une tache de café ou de vin, vous remarquerez qu'elle est plus foncée sur les bords qu'au centre. Cela est dû à un phénomène physique appelé « effet d'anneau de café »: lorsqu'une goutte de liquide s'évapore, elle crée un courant qui pousse les particules en suspension vers les bords. Si les particules sont pigmentées, comme dans le café ou le vin, un anneau plus foncé se formera sur les bords de la tache.

En 2020, Behrouz développait un biocapteur pour détecter la COVID-19 et a remarqué que les gouttelettes de sa solution expérimentale laissaient des traces en forme d'anneau en séchant. Il a alors compris que l'effet d'anneau de café pouvait être utilisé pour concentrer les particules virales de la COVID-19 et les rendre plus faciles à détecter.

« Nous avons réalisé que nous pouvions utiliser cet effet pour créer quelque chose de bien meilleur que ce que nous avions prévu à l'origine », a déclaré Behrouz.

Comment fonctionne le test?

La technologie de test rapide utilise de minuscules particules appelées nanoparticules plasmoniques qui interagissent avec la lumière d’une manière particulière.

1. L'utilisateur applique une goutte de liquide contenant des protéines associées à la maladie (par exemple, à partir d'un écouvillon de la bouche ou du nez) sur la membrane.
2. Une fois sèche, la goutte concentre les biomarqueurs de la maladie dans la zone de l'anneau de café.
3. L’utilisateur ajoute ensuite une deuxième goutte contenant des nanoparticules plasmoniques qui « collent » aux biomarqueurs de la maladie.

Si des biomarqueurs sont présents, les nanoparticules forment des motifs spécifiques qui modifient la façon dont la lumière interagit avec la membrane. Ces changements sont observables à l'œil nu ou grâce à une application pour smartphone basée sur l'IA.

Cette technologie fournit des résultats en moins de 12 minutes et est 100 fois plus sensible au COVID-19 que les tests similaires à domicile.

Demande pour d'autres maladies

« L'une des protéines clés que nous pouvons détecter grâce à cette technique est un biomarqueur du sepsis, une réaction inflammatoire dangereuse à une infection bactérienne qui peut se développer très rapidement, en particulier chez les personnes de plus de 50 ans », a déclaré Liwei Lin, auteur principal de l'étude et professeur de génie mécanique à l'UC Berkeley.
« Chaque heure compte, mais la culture bactérienne pour identifier la source de l'infection peut prendre des jours. Notre technique pourrait permettre aux médecins de détecter un sepsis en 10 à 15 minutes. »

Les scientifiques ont déjà créé un prototype de test à domicile similaire aux tests rapides COVID-19, avec des composants imprimés en 3D qui aident à positionner correctement l'échantillon et à appliquer des gouttelettes plasmoniques.

« Pendant la pandémie de COVID-19, nous avions recours à des tests à domicile pour savoir si nous étions infectés. J'espère que notre technologie permettra de bénéficier plus facilement d'un dépistage régulier de maladies comme le cancer de la prostate, sans avoir à quitter son domicile », a déclaré Lin.