Une méthode non invasive de mesure de la glycémie pourrait remplacer les tests d'empreintes digitales pour le diabète

Une méthode non invasive de mesure de la glycémie pourrait remplacer les tests d'empreintes digitales pour le diabète

Une méthode non invasive de mesure du taux de sucre dans le sang développée au MIT pourrait éviter aux patients diabétiques d'avoir à se piquer les doigts plusieurs fois.

L’équipe du MIT a utilisé la spectroscopie Raman – une technique qui révèle la composition chimique des tissus en les irradiant avec de la lumière proche infrarouge ou visible – pour développer un appareil de la taille d’une boîte à chaussures capable de mesurer la glycémie sans aiguilles.

Lorsqu'ils ont été testés sur un volontaire sain, les chercheurs ont constaté que les mesures de leur appareil étaient similaires à celles obtenues avec des capteurs commerciaux de surveillance continue du glucose, qui nécessitent l'implantation d'un fil sous la peau. Bien que l’appareil présenté dans cette étude soit trop grand pour être utilisé comme capteur portable, les chercheurs ont depuis développé une version portable qu’ils testent actuellement dans le cadre d’un petit essai clinique.

Pendant longtemps, le prélèvement au doigt a été la méthode standard pour mesurer la glycémie, mais personne ne veut se piquer le doigt tous les jours, plusieurs fois par jour. Bien entendu, de nombreux diabétiques ne mesurent pas correctement leur glycémie, ce qui peut entraîner de graves complications. Si nous pouvons produire un glucomètre non invasif avec une grande précision, alors presque tous les patients diabétiques bénéficieront de cette nouvelle technologie.

Jeon Woong Kang, chercheur au MIT et auteur principal de l'étude

Arianna Bresci, chercheuse postdoctorale au MIT, est l'auteur principal de la nouvelle étude, qui paraît aujourd'hui dans la revue.Chimie analytique. Parmi les autres auteurs figurent Peter So, directeur du MIT Laser Biomedical Research Center (LBRC) et professeur de bio-ingénierie et de génie mécanique au MIT, ainsi que Youngkyu Kim et Miyeon Jue d'Apollon Inc., une société de biotechnologie basée en Corée du Sud.

Mesure non invasive du glucose

Alors que la plupart des patients diabétiques mesurent leur taux de sucre dans le sang en prélevant du sang et en le testant avec un glucomètre, certains utilisent des moniteurs portables dont le capteur est inséré juste sous la peau. Ces capteurs fournissent des mesures continues du glucose à partir du liquide interstitiel, mais peuvent provoquer une irritation cutanée et doivent être remplacés tous les 10 à 15 jours.

Dans l'espoir de développer des glucomètres portables qui seraient plus confortables pour les patients, les chercheurs du LBRC du MIT ont recherché des capteurs non invasifs basés sur la spectroscopie Raman. Ce type de spectroscopie révèle la composition chimique des tissus ou des cellules en analysant la manière dont la lumière proche infrarouge est diffusée ou déviée lorsqu'elle frappe différents types de molécules.

En 2010, des chercheurs du LBRC ont montré qu'ils pouvaient calculer la glycémie indirectement, en se basant sur une comparaison entre les signaux Raman du liquide interstitiel qui recouvre les cellules de la peau et une mesure de référence de la glycémie. Même si cette approche produisait des lectures fiables, elle n’était pas pratique pour un transfert vers un glucomètre.

Récemment, des chercheurs ont signalé une percée qui leur a permis de mesurer les signaux Raman du glucose directement à partir de la peau. Normalement, ce signal de glucose est trop petit pour être distingué de tous les autres signaux produits par les molécules des tissus. L’équipe du MIT a trouvé un moyen de filtrer une grande partie du signal indésirable en projetant une lumière proche infrarouge sur la peau sous un angle différent, à partir de laquelle elle a collecté le signal Raman résultant.

Les chercheurs ont pris ces mesures à l'aide d'appareils de la taille d'une imprimante de bureau et ont depuis travaillé pour réduire davantage l'encombrement de l'appareil.

Dans leur nouvelle étude, ils ont pu développer un dispositif plus petit en analysant seulement trois bandes – des régions spectrales qui correspondent à des caractéristiques moléculaires spécifiques – dans le spectre Raman.

Généralement, un spectre Raman peut contenir environ 1 000 bandes. Cependant, l'équipe du MIT a découvert qu'elle pouvait déterminer la glycémie en mesurant seulement trois bandes : une à partir du glucose et deux mesures de fond. Cette approche a permis aux chercheurs de réduire la quantité et le coût de l'équipement nécessaire et d'effectuer la mesure à l'aide d'un appareil peu coûteux de la taille d'une boîte à chaussures.

«En renonçant à capturer l'intégralité du spectre, qui contient de nombreuses informations redondantes, nous nous limitons à trois bandes sélectionnées sur environ 1 000», explique Bresci. "Cette nouvelle approche nous permet de modifier les composants couramment utilisés dans les appareils basés sur Raman, économisant ainsi de l'espace, du temps et des coûts."

Vers un capteur portable

Dans un essai clinique mené au Center for Clinical Translation Research (CCTR) du MIT, les chercheurs ont utilisé le nouvel appareil pour prendre des mesures chez un volontaire sain sur une période de quatre heures. Alors que le sujet plaçait son bras sur l'appareil, un faisceau proche infrarouge brillait à travers une petite fenêtre en verre sur la peau pour prendre la mesure.

Chaque mesure dure un peu plus de 30 secondes et les chercheurs ont effectué une nouvelle mesure toutes les cinq minutes.

Au cours de l’étude, le sujet a consommé deux boissons au glucose de 75 grammes, ce qui a permis aux chercheurs de surveiller les changements significatifs dans les concentrations de sucre dans le sang. Ils ont constaté que le dispositif basé sur Raman avait une précision similaire à celle de deux glucomètres invasifs disponibles dans le commerce portés par le sujet.

Depuis la fin de cette étude, les chercheurs ont développé un prototype plus petit, de la taille d'un iPhone, qu'ils testent actuellement au MIT CCTR en tant que moniteur portable sur des volontaires sains et pré-diabétiques. L'année prochaine, ils prévoient de mener une étude plus vaste impliquant des personnes atteintes de diabète, en collaboration avec un hôpital local.

Les chercheurs travaillent également à rendre l’appareil encore plus petit, de la taille d’une montre. De plus, ils recherchent des moyens de garantir que l’appareil puisse obtenir des lectures précises de personnes ayant des tons de peau différents.

La recherche a été financée par les National Institutes of Health, l'Agence coréenne de promotion de la technologie et de l'information pour les PME et Apollon Inc.

Sources :