L'insuffisance cardiaque est l'une des principales causes de décès dans le monde et elle est particulièrement mortelle pour les personnes qui n'ont pas accès aux installations médicales. Une équipe de chercheurs a donc pour objectif de faire passer le dépistage de l'insuffisance cardiaque du laboratoire au domicile. Leur prototype de biocapteur électrochimique au point de service, qui ressemble à un test de flux latéral transparent pour la COVID-19, peut mesurer les niveaux de deux biomarqueurs de l'insuffisance cardiaque en seulement 15 minutes à partir d'une simple goutte de salive.
Trey Pittman, étudiant diplômé de l'Université d'État du Colorado, présentera les recherches de son équipe lors de la réunion d'automne de l'American Chemical Society (ACS). L'ACS Fall 2024 est une réunion hybride qui se tiendra virtuellement et en personne du 18 au 22 août ; elle comprend environ 10 000 présentations sur une gamme de sujets scientifiques.
Notre dispositif serait idéal pour les personnes qui présentent un risque élevé d'insuffisance cardiaque mais qui ont un accès limité à un hôpital ou à un laboratoire centralisé. Travailler sur ce projet visant à remédier aux disparités en matière de santé dans les zones rurales et à faibles ressources me touche vraiment, car je viens du Mississippi, qui a l'un des taux de mortalité par insuffisance cardiaque les plus élevés des États-Unis », a déclaré le Dr.
Trey Pittman, étudiant diplômé à l'Université d'État du Colorado
L'insuffisance cardiaque est un affaiblissement du muscle cardiaque qui ne peut plus pomper suffisamment de sang oxygéné dans le corps. La norme actuelle pour le dépistage de l'insuffisance cardiaque est un test sanguin effectué deux fois par an par un professionnel de la santé qui mesure les taux de peptide natriurétique de type B (BNP), une protéine qui indique que le cœur travaille trop.
Cependant, les nouveaux développements dans le domaine des appareils de point d’intervention pourraient égaliser les règles du jeu en matière de soins de santé grâce à de simples tests salivaires à domicile. Un tel test de dépistage de l’insuffisance cardiaque pourrait être administré par une personne pour vérifier son état de santé toutes les quelques semaines au lieu de tous les six mois, suggère Pittman. Jusqu’à présent, l’utilisation généralisée de tests salivaires portables pour la santé cardiaque a été limitée par des techniques de fabrication complexes et par le manque de données pertinentes au-delà de la présence ou de l’absence d’un seul biomarqueur.
Pittman et ses collègues ont relevé ces défis et ont des résultats prometteurs à partager sur un prototype de biocapteur intuitif et peu coûteux, qu'ils appellent immuno-essai électrochimique par capillarité (eCaDI). Le groupe de Charles Henry à l'Université d'État du Colorado a combiné deux de leurs innovations précédentes pour créer la plate-forme de test portable : un dispositif microfluidique salivaire et un biocapteur pour les protéines biomarqueurs Galectine-3 et S100A7. Le groupe du collaborateur Chamindie Punyadeera à l'Université Griffith en Australie, a quantifié les niveaux de Galectine-3 et S100A7 dans la salive qui étaient corrélés aux résultats de l'insuffisance cardiaque.
L'eCaDI pour l'insuffisance cardiaque comprend cinq couches – comme un club sandwich : trois couches de plastique transparent et flexible maintenues ensemble par des couches alternées d'adhésif double face.
- La couche supérieure en plastique comporte de minuscules trous percés pour charger l'échantillon de salive.
- La couche intermédiaire en plastique comporte des canaux découpés au laser avec des carrés de papier buvard à l'extrémité qui aspirent la salive du site de chargement à travers les canaux.
- Coincés entre les couches extérieures en plastique se trouvent des tampons réactifs en fibre de verre contenant des composés qui réagissent avec la salive et mesurent la Galectine-3 et le S100A7 lorsqu'un courant électrique est appliqué à l'appareil.
- La couche inférieure en plastique comporte des électrodes à encre de carbone sérigraphiées sur sa surface.
- Deux électrodes, alimentées par de minuscules pinces câblées provenant d'une source externe appelée potentiostat, pilotent la réaction chimique qui se produit sur les tampons réactifs.
« Les appareils sont très faciles à assembler », explique Pittman. « En 20 à 30 minutes environ, nous pouvons en fabriquer cinq. » L'eCaDI est à usage unique et les chercheurs estiment que chaque appareil coûte environ 3 dollars. Le potentiostat, une petite source d'énergie réutilisable, se vend environ 20 dollars.
Lors des démonstrations, les chercheurs ont ajouté des niveaux de deux biomarqueurs indiquant une insuffisance cardiaque à des échantillons de salive humaine standardisés. Leurs résultats ont montré que l'eCaDI détectait avec précision les quantités de galectine-3 et de S100A7 dans la salive. « Ces démonstrations constituent une première étape vers un capteur électrochimique robuste et non invasif pour les biomarqueurs d'insuffisance cardiaque », explique Pittman. Dans la prochaine étape, l'équipe testera les eCaDI à l'Université Griffith dans le cadre d'essais de recherche sur des sujets humains, avec des personnes en bonne santé et des personnes souffrant d'insuffisance cardiaque.
« Ce travail pourrait servir de point de départ à de nouvelles plateformes de test salivaire pour d'autres maladies », explique Pittman. « C'est une technologie qui, selon moi, pourrait aider beaucoup de gens, en particulier les plus défavorisés, à vivre plus longtemps et en meilleure santé. »
La recherche a été financée par les National Institutes of Health des États-Unis.
