Diagnostic des pathologies humaines par analyse de Composés Organiques Volatils dans l'air expiré

Notre défi est de développer et de mettre en place une méthodologie innovante dans le domaine de la santé et en particulier dans le diagnostic précoce des cancers broncho-pulmonaires.

CONSTAT

Le dépistage précoce d’une maladie chronique et/ou sévère améliore la survie du patient et sa qualité de vie, et diminue la pénibilité des traitements lourds et les coûts de prise en charge. Par exemple, le dépistage précoce du cancer broncho-pulmonaire nécessite une chirurgie thoracique pour enlever la tumeur, sans forcément s’accompagner d’un traitement par chimiothérapie et radiothérapie. Dans ce cas, la survie est estimée à 80% à 5 ans. À l’inverse, un dépistage tardif entraîne une chirurgie lourde associée à une chimiothérapie et radiothérapie très contraignantes pour le patient, une altération de la qualité de vie et une survie de 15% à 5 ans.

En proposant une solution de dépistage précoce, non-invasive, et à proximité du patient, ce projet s’adapte aux spécificités socio-économiques de la zone transfrontalière, améliore le dépistage et donc la prise en charge. Il contribue ainsi à l’offre de service sanitaire transfrontalier en garantissant une prise en charge efficiente. En outre, un dépistage précoce réduit le coût des traitements et couvre largement le coût du dépistage.

Toutefois, une bonne participation au dépistage massif n’est envisageable qu’à partir du moment où la méthode utilisée est peu onéreuse et transportable en dehors du milieu hospitalier ou de laboratoires spécialisés centralisés.

La détection des Composés Organiques Volatils (COVs) dans l’air expiré apporte une nouvelle approche dans le diagnostic des maladies. Les COVs sont des composés organiques issus du métabolisme cellulaire et détectables dans l’air expiré. Leur nature varie lorsqu’apparaît une pathologie ou sous l’influence d’un traitement pharmacologique.

LE PROJET

L’objectif du projet PATHACOV est de fournir aux médecins un outil électronique communicant et facile à utiliser pour des pré-diagnostics non invasifs et précoces du cancer du poumon. Pour développer cette technologie, le consortium PATHACOV comprend des équipes multidisciplinaires regroupant médecins, physiciens, chimistes, électroniciens, spécialistes des capteurs et des réseaux de capteurs. La principale difficulté est de pouvoir détecter plusieurs familles de composés organiques volatils (biomarqueurs) à faibles concentrations dans un environnement complexe avec des taux d’humidité très élevés. C’est pourquoi le consortium s’oriente vers la réalisation d’un réseau de capteurs à réactivité croisée pour chaque famille de biomarqueurs. Ce réseau de capteurs prendra la forme d’un matrice d’une centaine de capteurs (à base d’oxydes métalliques, de polymères conducteurs ou d’hybrides). Elle comprendra 10 sous matrices avec des capteurs spécifiquement formulés pour détecter chaque biomarqueurs. Des technologies d’électronique imprimée seront utilisées pour la réalisation de la matrice. Une électronique sera spécifiquement développée pour le traitement de signal et la gestion de l’information ainsi que des algorithmes d’apprentissage et de reconnaissance pour obtenir un diagnostic avec un indice de confiance supérieur à 90%. Des essais avec des haleines simulées (saines et avec biomarqueurs) auront lieu en laboratoire puis en hôpital pour validation.

INNOVATION

Aujourd’hui, le dépistage des pathologies graves, comme le cancer broncho-pulmonaire, repose sur l’apparition de signes cliniques évocateurs de la maladie ou une anomalie radiologique découverte dans le cadre d’une pathologie pulmonaire (infection pulmonaire par exemple). La prise en charge du patient nécessite d’entrer dans un parcours de soins parfois complexe dans des centres spécialisés situés principalement dans les grandes villes avec des équipements d’imagerie lourds comme le scanner thoracique. Des inégalités dans la prise en charge et le parcours de soins, en particulier dans les populations défavorisées, existent dans nos territoires. Le diagnostic est trop souvent tardif avec des traitements lourds, une surmortalité importante dans nos territoires.

Demain, nous proposons d’identifier des marqueurs spécifiques du cancer broncho-pulmonaire dans l’haleine des patients à risque afin de dépister précocement l’apparition de ces cancers. L’approche multi disciplinaire de notre projet permet d’associer les compétences en physique, chimie et électronique afin de fabriquer un dispositif simple, peu coûteux et non invasif adapté à toutes les populations et utilisable par tous les acteurs de la santé sur nos territoires. Nous souhaitons « inverser » le parcours du patient en utilisant toutes les structures impliquées dans la santé sur nos territoires (médecins, infirmiers, associations de patients, partenaires privés et publics habitués à se déplacer au domicile des patients, collectivités locales, caisses d’assurance maladie…) pour les former à l’utilisation de ce dispositif de détection précoce simple.