Test de sueur pour le stress: que nous disent le cortisol et l'adrénaline?

Des ingénieurs de Caltech et leurs collègues ont présenté « Stressomic », un patch de laboratoire souple et portable qui surveille simultanément trois hormones clés du stress: le cortisol, l’adrénaline et la noradrénaline, grâce à des gouttes de sueur. L’appareil lui-même induit la transpiration par stimulation locale par microcourant, la délivre par des microcanaux à des mini-réacteurs, prend des mesures et transmet les données sans fil à un téléphone. Le tout en mode continu. L’étude a été publiée dans la revue Science Advances.

Pourquoi est-ce nécessaire?

Il est pratique d'évaluer le stress par le pouls ou par questionnaire, mais il s'agit de mesures indirectes. La biochimie est plus précise: le cortisol reflète une réponse plus longue de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (hypothalamus-hypophyse-surrénales), et l'adrénaline/noradrénaline reflète une libération rapide du système nerveux sympathique (« combat ou fuite »). En réalité, les deux circuits sont étroitement liés, de sorte que les mesures multiplex (plusieurs hormones à la fois) et dynamiques (au fil du temps) donnent une image beaucoup plus complète.

Comment ça marche à l'intérieur

• Le patch induit une transpiration locale grâce à l'iontophorèse à travers des hydrogels contenant du carbachol - la transpiration apparaît sans entraînement ni stress.
• Ensuite, la microfluidique avec des valves à éclatement capillaire délivre la sueur par portions dans les chambres d'analyse, les réactifs y sont automatiquement ajoutés, puis la chambre est « rafraîchie » afin que les capteurs ne soient pas sursaturés.
• Les électrodes sont fabriquées sur du graphène gravé au laser avec des « nano-dendrites dorées »: une telle surface rugueuse et poreuse offre une hypersensibilité jusqu'à des concentrations picomolaires d'adrénaline/noradrénaline.
• Les mesures elles-mêmes sont des immuno-essais électrochimiques compétitifs avec du bleu de méthylène comme marqueur redox: plus il y a d'hormones dans l'échantillon, plus le signal est faible.

L'ensemble du circuit est conçu pour des « décollages » à faible bruit et reproductibles avec compensation de dérive et influence du taux de transpiration.

Vérification de l'exactitude

Les auteurs ont d'abord étalonné les capteurs sur des solutions, puis comparé les valeurs mesurées sur la sueur humaine avec la méthode ELISA (la référence du laboratoire); la concordance est bonne. De plus, ils ont montré une corrélation raisonnable entre les concentrations dans la sueur et celles dans le sérum sanguin (corrélations sur des dizaines d'échantillons).

Qu'as-tu vu chez les gens?

Le patch a été testé dans trois scénarios:

1. Stress physique (HIIT): pics rapides d'adrénaline/noradrénaline et vague plus lente de cortisol.
2. Stress émotionnel (visualisation de l'ensemble d'images IAPS validées): contribution plus prononcée des catécholamines « rapides » à faible transpiration totale - exactement là où le pouls/GSR n'est pas toujours fiable.
3. Modulation pharmacologique/nutritionnelle (« supplémentation » dans l’article): le profil hormonal change de manière prévisible, ce qui démontre la pertinence du système pour évaluer les effets des interventions.
4. La caractéristique principale réside dans les différentes « signatures » temporelles des trois hormones: la forme des courbes permet de distinguer une réponse au stress aiguë d’une réponse plus prolongée et leur « appel nominal » entre l’axe sympathique et l’axe HPA.

En quoi est-ce mieux que le cortisol seul?

Le cortisol seul ne détectera pas les brèves périodes de stress; les catécholamines seules ne vous renseigneront pas sur le stress chronique. Un profil continu conjoint couvre les deux tâches et permet également d'identifier les réponses inadaptées (par exemple, lorsque les catécholamines « se déclenchent » et que la réponse du cortisol est retardée, ou inversement).

Limitations à garder à l'esprit

• Il s’agit d’une étude d’ingénierie: il ne s’agit pas d’un dispositif médical sur le marché ni d’un outil de diagnostic des troubles anxieux/de l’épuisement professionnel.
• La sueur est une matrice complexe: le taux de sécrétion, la température cutanée, le pH et la composition peuvent influencer le signal. Les auteurs en tiennent compte de manière constructive, mais la validation clinique reste à venir.
• La relation entre les niveaux de transpiration et l’état corporel a été confirmée dans des échantillons limités; des études plus longues et plus diversifiées sont nécessaires pour une utilisation clinique.

Commentaires des auteurs

• J. Tu (auteur principal): « Nous avons démontré pour la première fois que plusieurs hormones liées au stress peuvent être détectées simultanément et en continu dans la sueur, plutôt qu'un seul marqueur. Cela rapproche la surveillance du stress de la physiologie humaine réelle. »
• Wei Gao (auteur correspondant): « Le fait que ce dispositif cutané fonctionne en temps réel et sans aiguilles ouvre la voie à un suivi personnel des états psychophysiologiques - de la gestion du stress à l'évaluation de l'efficacité de la thérapie. »
• Ingénieur électronique/signaux: Nous avons intégré le traitement du signal à la périphérie de l'appareil: filtrage du bruit, étalonnage du flux sudoral et conversion du signal en biomarqueurs en temps réel. Le patch est ainsi indépendant de tout équipement fixe et adapté à un usage quotidien.
• Co-auteur clinique (endocrinologie): La principale nouveauté réside dans la mesure simultanée des hormones « rapides » (épinéphrine/noradrénaline) et du cortisol « lent ». Leur profil combiné reflète mieux la physiologie du stress que chacun de ces marqueurs pris séparément, ce qui est important pour l'interprétation des données chez l'humain.
• Spécialiste en microfluidique: Nous avons obtenu un fonctionnement stable avec de faibles volumes de transpiration et de faibles mouvements de l'utilisateur. Les canaux se remplissent automatiquement et les capteurs compensent automatiquement le débit de transpiration afin que les concentrations soient correctes et non diluées.
• Développeur d'algorithmes/d'IA: Le modèle prend en compte les valeurs de référence individuelles et est entraîné à distinguer le stress physiologique des artefacts tels que la chaleur ou l'exercice. Cela rend le signal plus pertinent sur le plan comportemental.
• Chef de projet: Il ne s’agit pas d’un diagnostic médical prêt à l’emploi, mais d’une plateforme. Les prochaines étapes consistent en des études plus longues sur des dispositifs portables, un étalonnage pour différents groupes d’utilisateurs et, si nécessaire, une validation clinique pour des scénarios spécifiques, du sport à la surveillance du stress au travail.

Qu'est-ce que cela peut apporter de plus?

Suivi du stress personnel (sport, travail posté, pilotes/médecins), évaluation de l'efficacité de la psychothérapie et de la formation, objets connectés plus intelligents, détection précoce des schémas de réponse au stress nocifs. Et, en recherche, un nouvel outil permettant d'analyser la biologie du stress à des échelles de temps naturelles.