Bioingénierie : des capteurs pour contribuer au dépistage du cancer du sein et au suivi des traitements

Aujourd’hui, les capteurs sont utilisés dans de nombreux domaines, de la défense à l’automatisation industrielle, mais aussi dans notre quotidien. Dans le domaine de la santé, ces technologies peuvent compléter les outils existants et contribuer au suivi de certains paramètres biologiques. Leur utilisation dans les pratiques médicales suppose toutefois de démontrer leur fiabilité et leur intérêt clinique. C’est dans cette dynamique que s’inscrivent les travaux, menés dans le cadre de deux projets européens menés à l’IMS : CanDoIt, consacré au développement de biocapteurs pour l’analyse de biopsies liquides, et SWEATPATCH, qui explore le potentiel d’un dispositif portable pour le suivi de la réponse aux traitements.

CanDoIt1 : explorer des biocapteurs pour l’analyse de biopsies liquides

L’imagerie médicale reste essentielle pour le dépistage et le diagnostic du cancer du sein. En complément, les chercheurs étudient les biomarqueurs, c’est-à-dire des molécules ou des structures biologiques susceptibles de fournir des informations sur la présence ou l’évolution d’une maladie. Francesca Izzo, doctorante à l’université de Bordeaux, travaille sur le développement de biocapteurs destinés à l’analyse de biomarqueurs associés au cancer du sein. Selon les cibles recherchées, les biopsies liquides permettent d’analyser des fluides biologiques comme le sang, la salive ou les urines.

Dans le cadre du réseau doctoral européen Marie Skłodowska-Curie CanDoIt, ces travaux contribuent au développement de biocapteurs aux usages multiples, permettant d’identifier et de quantifier des biomarqueurs grâce aux biopsies liquides.

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  Ce réseau doctoral réunit 18 équipes académiques et non académiques de cinq pays européens, qui croisent leurs compétences pour développer de nouvelles approches de détection et de suivi du cancer du sein.

Même si leur fiabilité et leur intérêt clinique doivent encore être évalués, ces biocapteurs pourraient apporter des informations complémentaires aux méthodes d’analyse existantes. « On ne remplace jamais une technologie, on est complémentaire à des technologies existantes. Plus on a de technologies, mieux c'est pour la santé », souligne Hamida Hallil.

 La taille réduite des biocapteurs et la grande diversité de leurs applications permettent également aux scientifiques d’envisager d’autres usages.

SWEATPATCH1: explorer un suivi non invasif de la réponse thérapeutique

Au-delà de la détection des biomarqueurs, le développement de dispositifs portables constitue une autre piste de recherche pour faciliter le suivi de certains paramètres biologiques et, à terme, compléter le parcours de soins. Cet enjeu rejoint notamment la question de l’accès aux soins, qui reste difficile dans certaines régions du monde. C’est l’une des raisons pour lesquelles Annesha Mazumder, chercheuse post-doctorante, a souhaité s’engager dans le projet SWEATPATCH: « Pour les gens qui vivent dans ma région d'origine en Inde, rejoindre un centre de santé prend 7 à 8 heures... Il faut créer un dispositif portable sur place, simple à comprendre et manipulable par la population locale ». 

Le projet européen SWEATPATCH vise à développer et à évaluer un dispositif portable et sans fil destiné à analyser certains composés organiques volatils (COV) présents dans la sueur et susceptibles de renseigner sur la réponse des patientes aux traitements du cancer du sein. Au sein de l’IMS, Annesha Mazumder et Shreyas Deshpande, chercheurs post-doctorants, contribuent à cette dynamique de recherche collaborative.

Leur objectif est de déterminer si l’analyse de ces biomarqueurs pourrait, à terme, apporter des informations complémentaires au suivi thérapeutique. Une fois l’intérêt clinique de cette approche validée, elle pourrait intervenir en complément des examens d’imagerie, des analyses médicales et de l’évaluation des patientes par les équipes soignantes.

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  Le projet européen SWEATPATCH rassemble dix partenaires de cinq pays européens.

De l’interdisciplinarité pour répondre aux enjeux de santé actuels et futurs 

Les projets CanDoIt et SWEATPATCH illustrent l’intérêt d’adapter les technologies de capteurs à différentes problématiques de santé. Selon l’application visée, certains composants électroniques ou principes de mesure peuvent être mutualisés, tandis que les éléments de reconnaissance biologique, les protocoles d’analyse et les algorithmes doivent être adaptés aux biomarqueurs recherchés et évalués pour chaque usage. Ces recherches ouvrent des perspectives pour différentes applications biomédicales, au-delà du seul cancer du sein.

Pour Shreyas Deshpande, la fabrication de ces dispositifs est un défi d’ingénierie qui appelle une forte interdisciplinarité : « Je dois comprendre la physiologie, tout en gardant en tête mon bagage en génie électrique ». Cette interdisciplinarité est particulièrement visible dans les consortiums européens des deux projets cités précédemment. 

Au sein de l’IMS, ces travaux s’appuient sur des compétences complémentaires en conception de capteurs et de microsystèmes, en transducteurs, en biologie et en science des données. Hamida Hallil apporte notamment son expertise dans la conception de dispositifs exploitant les interactions entre les ondes électromagnétiques ou élastiques et la matière. Elle collabore avec Florence Poulletier de Gannes, ingénieure de recherche CNRS qui apporte ses compétences en biologie, les postdoctorants Annesha Mazumder et Shreyas Deshpande, qui développent des approches de systèmes de détection appliquées à la santé, ainsi qu’avec Francesca Izzo, doctorante, dont la formation en ingénierie biomédicale complète ces expertises. Ces travaux bénéficient également de l’expertise de Corinne Dejous dans le domaine des transducteurs, ainsi que des contributions d’autres scientifiques de l’IMS, dont les compétences viennent enrichir cette dynamique interdisciplinaire..

La bioingénierie nécessite qu’ingénieurs, électroniciens, chimistes, informaticiens, biologistes et professionnels de santé réunissent leurs savoir-faire au service de la santé humaine. Scientifiques et ingénieurs confrontent ainsi leurs développements technologiques aux enjeux biologiques et médicaux. Cette démarche leur permet de prendre en compte non seulement les contraintes des échantillons, mais aussi celles des usages et des futures applications cliniques.