Un profane pourrait penser que «frêle» est simplement synonyme de «faible» ou «fragile». Mais dans le domaine médical, la fragilité est un terme spécifique, signifiant – en raison de facteurs tels que l’inflammation et les changements hormonaux – qu’un patient a un manque de réserve physiologique ou une capacité réduite à tolérer le stress.
« Ce stress peut être n’importe quoi, du simple événement de chute à l’obtention de COVID ou d’une autre maladie infectieuse », a déclaré Nima Toosizadeh, professeur adjoint de génie biomédical et de médecine. « Ou, il peut s’agir d’un traitement qui pourrait être invasif pour les patients. Savoir qui peut tolérer le stress est essentiel. »
C’est essentiel parce que la fragilité a un impact sur les décisions de traitement. Par exemple, un médecin pourrait être moins susceptible de recommander une procédure risquée comme une chirurgie à cœur ouvert à un patient fragile, optant plutôt pour d’autres options qui n’imposent pas de niveaux de stress élevés. Un patient fragile atteint de la COVID-19 recevra des soins spécialisés, par rapport à un patient non fragile. Les patients fragiles présentent également un risque accru de dépression, car une perte de masse musculaire peut entraîner une mobilité réduite qui se traduit parfois par l’isolement.
Avec un prix CAREER de 580 000 $ de la National Science Foundation, Toosizadeh développe et perfectionne une nouvelle méthode pour diagnostiquer la fragilité : attacher des capteurs portables pour mesurer les fonctions motrices, cardiaques et cérébrales, et demander aux patients adultes plus âgés de plier et de redresser le bras pendant moins de une minute.
« C’est juste plier le coude », a déclaré Toosizadeh, qui a rejoint l’université en tant que chercheur postdoctoral en 2013 et est devenu membre du corps professoral en 2017. « Le but est de faciliter la tâche des cliniciens et des patients. »
Un peu d’huile de coude
Les méthodes actuelles de diagnostic de la fragilité peuvent être peu pratiques en milieu clinique. Une méthode est un questionnaire en 72 points qui pose des questions sur les symptômes de fragilité cognitive et physique. L’autre méthode principale implique environ 45 minutes de tâches à accomplir par les patients, et elle est partiellement subjective.
Le laboratoire de Toosizadeh est centré sur la mission d’évaluer la fragilité et son impact sur la fonction motrice, les capacités cognitives et le contrôle autonome cardiaque. Non seulement son groupe est le premier à mesurer la fragilité à l’aide de capteurs portables, mais il est également le premier à utiliser ces mesures pour examiner spécifiquement les interactions des différents systèmes impliqués dans la fragilité, plutôt que de les examiner individuellement.
Après des années de collecte de données auprès de plus de 1 000 patients, Toosizadeh et son équipe ont précédemment développé un test de fragilité physique dans lequel les patients plient et redressent leurs bras aussi vite que possible pendant seulement 20 secondes. C’est juste assez long pour donner des résultats précis, tout en étant aussi court que possible pour réduire les inconvénients pour la patience. Les capteurs sur les bras des patients utilisent cette source mineure de stress physique pour prédire comment les patients pourraient réagir à une source beaucoup plus importante.
Grâce au financement de la NSF, l’équipe développe un test pour deux autres composants de la fragilité : le contrôle autonome cardiaque et les troubles cognitifs. Pour mesurer la fragilité cognitive, ils mettront en œuvre un « concept de double tâche », impliquant des mouvements de bras simultanés et le comptage, pendant une minute. Les patients portent également des capteurs sur la tête pour mesurer la fonction cérébrale.
« Ce que vous essayez de faire, c’est d’imposer une charge cognitive au patient pendant que nous mesurons sa fonction cérébrale et sa tâche motrice », a déclaré Toosizadeh. « Et, sur cette base, nous pouvons également déterminer l’état cognitif du patient. »
L’équipe travaille également sur une application qui pourrait un jour surveiller les symptômes de fragilité avec un capteur quotidien comme une montre intelligente. Bien que l’application elle-même ne soit pas un outil de diagnostic ou de prévention, les médecins pourraient utiliser ces informations sur la santé du patient pour prendre des décisions plus éclairées.
Former la prochaine génération de médecins et d’ingénieurs
Toosizadeh travaille en étroite collaboration avec Focusing Research on the Border Area (FRONTERA) et Border Latino and American Indian Summer Exposure to Research (BLAISER), deux initiatives de l’Université de l’Arizona conçues pour offrir une expérience de recherche aux étudiants de premier cycle. Le Prix CAREER permettra également de systématiser et rationaliser ce partenariat au bénéfice du maximum d’étudiants.
Toosizadeh a déclaré qu’il visait à aider les étudiants à aller au-delà d’une expérience de recherche estivale et à commencer à développer de futures cartes de carrière.
« Beaucoup d’étudiants sont en génie biomédical et ne savent pas s’ils doivent aller à l’école de médecine, entrer dans l’industrie ou poursuivre des recherches », a-t-il déclaré. « Cela leur donne une idée de ce que ce serait d’être des deux côtés – collecter des données en tant que chercheur et être à l’hôpital en tant que prestataire médical pour les patients, ainsi que faire de la programmation, développer des codes et faire du post-traitement sur le côté ingénierie. »
