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L’utilisation de l’haleine pour évaluer la santé de nos poumons et révéler les maladies qui y sont liées apparaît comme un outil de diagnostic au potentiel énorme. Dans le but de faire progresser ce domaine, un nouveau type de nanoparticules, développé au MIT déposent des molécules volatiles sur des protéines liées à diverses maladies, pour agir comme biomarqueur synthétique et révéler des signes de pneumonie et d’autres affections pulmonaires dans l’haleine.

Des nanoparticules qui agissent comme des biocapteurs

Cette recherche s’appuie sur des travaux antérieurs réalisés par des scientifiques du laboratoire de l’ingénieur en biologie Sangeeta N. Bhatia, qui a fait la démonstration au début de l’année d’un test d’urine qui pouvait révéler des biomarqueurs du cancer du poumon. Cette technologie est constituée de nanoparticules enrobées dans certains peptides qui interagissent avec des protéines appelées protéases, qui sont liées à toute une série de maladies.
Les protéases séparent les peptides des nanoparticules, qui sont ensuite excrétées par l’urine pour révéler la présence de certaines maladies. En modifiant l’enrobage peptidique de ces nanoparticules, on peut les personnaliser pour qu’elles réagissent avec les protéases associées à différentes maladies. L’équipe a déjà utilisé cette approche pour détecter les signes précoces de pneumonie, ainsi que le cancer des ovaires et du côlon, également par le biais de l’urine.
Grâce à des expériences, l’équipe a maintenant adapté cette technologie afin qu’elle puisse être utilisée pour révéler une maladie par l’intermédiaire de l’haleine. Cela a impliqué une modification chimique supplémentaire des peptides et la fixation de molécules volatiles, qui permettent à ces nanoparticules de libérer des gaz appelés hydrofluoroamines, qui peuvent être détectés dans l’air expiré par une personne.

Ils ont détecté deux maladies par l’haleine

En utilisant des modèles murins de la pneumonie bactérienne et d’un trouble pulmonaire génétique appelé déficit en alpha-1-antitrypsine, les chercheurs ont pu détecter les maladies dans l’air expiré par la spectrométrie de masse. Pour ce faire, ils ont recherché l’activité d’une protéase appelée élastase des neutrophiles, qui est produite par les cellules immunitaires dans ces deux maladies et qui pouvait être détectée dans un délai d’environ 10 minutes. Les chercheurs ont également démontré que cette technique pouvait être utilisée pour contrôler l’efficacité des traitements médicamenteux pour ces deux maladies.
L’équipe espère maintenant s’appuyer sur ces résultats en apportant d’autres améliorations à cette technologie de surveillance de l’haleine. Par exemple, ces nanoparticules sont actuellement injectées directement dans la trachée des souris, mais les chercheurs travaillent sur des versions qui pourraient être inhalées avec un dispositif similaire à un inhalateur pour l’asthme.

Des tests de sécurité avant d’utiliser cette technologie chez l’homme

Ils espèrent également mettre au point des capteurs pouvant détecter plus d’un type de protéase à la fois, mais ils devront effectuer davantage de tests de sécurité avant d’utiliser cette technologie chez l’homme, bien qu’aucun signe de toxicité n’ait été détecté dans les poumons des souris. « Nous aimerions que dans le futur cette technologie puisse être utilisée pour inhaler un capteur puis d’expirer un gaz volatil, le tout en une dizaine de minutes, cela révèlerait l’état de vos poumons et l’efficacité de vos médicaments », explique M. Bhatia.
Cette recherche a été publiée dans Nature Nanotechnology.
Source : MIT
Crédit photo : Pixabay