L’acétone est le sous-produit du métabolisme des graisses qui est expiré par les poumons. Elle est produite lorsque le corps brûle des graisses plutôt que des glucides comme le sucre. Des chercheurs de l’ETH Zurich ont développé un appareil d’analyse de l’haleine capable de détecter l’acétone dans l’air expiré avec une grande précision.
L’appareil rappelle beaucoup les éthylotests utilisés par la police lors des contrôles routiers et peut être utilisé de manière fiable par des non-experts en combinaison avec une application pour smartphone. Les personnes peuvent ainsi surveiller leur métabolisme des graisses sans soutien professionnel ni analyses sanguines. Cela pourrait à terme permettre de suivre de plus près les régimes alimentaires, les traitements des troubles métaboliques comme le diabète et les thérapies cétogènes utilisées par exemple pour l’épilepsie, et de les adapter à chaque patient.
« En matière de régimes, il n’y a pas de règle empirique qui fonctionne pour tout le monde. Idéalement, les personnes devraient s’auto-surveiller pour voir comment leur propre métabolisme réagit », explique Andreas Güntner, professeur de détection moléculaire au Département de génie mécanique et des procédés de l’ETH Zurich. « Il faut aussi des méthodes qui peuvent être réalisées de manière autonome et qui produisent des résultats fiables, comme les mesures de glycémie pour les diabétiques. » Le groupe de recherche de Güntner a développé l’appareil de mesure en collaboration avec la spin-off Alivion de l’ETH, et a testé sa fiabilité avec l’Hôpital universitaire de Zurich.
Mesures précises en dehors du laboratoire
Dans une étude de validation portant sur 12 adultes, les chercheurs ont comparé 312 lectures d’haleine enregistrées avec le nouvel appareil de mesure aux résultats de tests sanguins et aux mesures d’un spectromètre de masse de haute précision – la référence analytique. Les mesures ont été effectuées selon différents scénarios métaboliques : avec une activité physique légère et intensive et divers régimes. Cela a révélé que les résultats de l’appareil portatif étaient pratiquement identiques à ceux du laboratoire. De plus, le nouvel appareil de mesure a fourni des résultats fiables sur une période de plusieurs mois.
Essentiellement, l’appareil portatif récemment testé est basé sur une technologie de capteur qui est en développement à l’ETH Zurich depuis plus de 10 ans et a été présentée pour la première fois en 2017. Déjà à l’époque, Güntner et ses co-auteurs avaient pu démontrer que les capteurs de gaz qu’ils avaient développés étaient si sensibles qu’ils pouvaient détecter une seule molécule d’acétone parmi cent millions d’autres molécules.
Lectures reproductibles grâce au filtre et à l’application
Selon les chercheurs, les lectures des éthylotests à acétone actuellement disponibles n’ont qu’une reproductibilité limitée et ne peuvent détecter que des changements métaboliques prononcés. Ils réagissent non seulement à l’acétone, mais aussi à d’autres composants de l’air expiré, par exemple si les sujets ont mangé ou bu auparavant.
Les chercheurs ont donc développé un filtre qui bloque les molécules interférentes, ainsi qu’une application pour smartphone qui guide les sujets en temps réel pendant qu’ils expirent. « L’appareil mesure le volume d’air expiré et ne prélève un échantillon qu’après un certain temps, provenant des profondeurs des poumons », explique l’auteur principal Simone Hersberger, avant d’ajouter : « sinon, chaque lecture serait légèrement différente. » Pour que cela fonctionne, les appareils sont d’abord calibrés et ajustés au volume pulmonaire du patient.
De la recherche fondamentale au produit
L’étude de validation réussie constitue une étape importante pour les chercheurs. « Nous avons pu démontrer que notre appareil peut détecter avec précision et fiabilité les légères différences dans le métabolisme des graisses », déclare la doctorante de l’ETH, Hersberger. D’autres études visent désormais à montrer si le nouvel appareil de mesure peut vraiment être utilisé pour personnaliser les thérapies des troubles métaboliques. En partenariat avec l’Hôpital universitaire pour enfants de Zurich, les chercheurs examinent actuellement si l’appareil portatif peut aider les enfants épileptiques à mieux suivre leur régime cétogène. D’autres domaines d’application sont la surveillance et l’optimisation des régimes médicaux ou des thérapies dites GLP-1 avec des injections amaigrissantes. Des applications dans le sport amateur sont également envisagées.
La spin-off Alivion AG de l’ETH a lancé l’appareil sous le nom « Nutrion ». Il est actuellement déployé dans des études de recherche internationales et dans des établissements médicaux. Pour passer à l’échelle supérieure et ouvrir de nouveaux domaines d’application, Alivion recherche des partenaires industriels et des investisseurs stratégiques supplémentaires. « Cet exemple montre comment les résultats de la recherche fondamentale peuvent être mis en pratique et finalement aider la société », conclut le professeur Andreas Güntner de l’ETH.
Article : Self-monitoring of Fat Metabolic Status with Smartphone-assisted Breath Acetone Detector – DOI : Lien vers l’étude
Source : ETHZ
