Pas de sang, pas de piles – juste de la sueur, des micro-ondes et de la science vraiment cool.
Si vous vous êtes déjà poussé à bout pendant une séance d’entraînement, les jambes en feu et les poumons en ébullition, vous avez probablement franchi ce que les physiologistes appellent le seuil lactique. Il s’agit du point où les muscles ne parviennent plus à éliminer suffisamment rapidement un sous-produit métabolique appelé lactate, et où les performances commencent à chuter.
Les athlètes s’entraînent pendant des années pour repousser ce seuil. Mais pour savoir exactement quand il est franchi, il faut encore aujourd’hui du matériel de laboratoire, des échantillons sanguins et une interruption importante de l’entraînement.
Une équipe de recherche de la KAUST souhaite changer cela. Atif Shamim et les membres de son groupe ont mis au point un capteur de sueur non invasif capable de détecter les niveaux de lactate en temps réel à l’aide de micro-ondes et de billes de verre recouvertes d’enzymes.
Pas de sang. Pas d’aiguilles. Pas de source d’alimentation. Il suffit de coller un patch jetable bon marché, de transpirer et de laisser la physique faire le reste.
Voici comment cela fonctionne : le capteur utilise une technologie de conception de circuits appelée « résonateur à anneau fendu complémentaire », qui est essentiellement un composant micro-ondes finement réglé pour détecter de subtils changements chimiques. Avec la sueur, les molécules de lactate réagissent avec les enzymes à l’intérieur du capteur, produisant du peroxyde d’hydrogène. Ce minuscule changement chimique modifie la façon dont le capteur réfléchit les signaux micro-ondes, créant une empreinte numérique de l’intensité de l’effort physique fourni par le corps.
Lors des tests, l’appareil a fourni des mesures précises, en suivant le lactate dans la sueur pour différentes intensités d’exercice et en se comparant favorablement à des analyses chimiques plus complexes en laboratoire. Mieux encore, il a fonctionné sur différents types de peau, niveaux de forme physique et environnements. Les volontaires ayant une endurance plus élevée ont présenté des pics de lactate dans la sueur plus faibles, tandis que les personnes moins en forme ont vu des pics importants, comme prévu.
Le dispositif en est encore au stade de prototype précoce, relié à un lecteur de table. Mais grâce à une optimisation supplémentaire de sa conception, les chercheurs espèrent le rendre entièrement compatible avec la technologie passive sans fil. Idéalement, il s’agira de patchs portables qui transmettront les données de lactate à des lecteurs à radiofréquence situés à proximité, téléchargeront les mesures dans le cloud et les rendront accessibles via un portail en ligne ou une application pour smartphone.
« Cela devrait permettre aux athlètes et aux entraîneurs de surveiller en temps réel les niveaux de lactate tout au long des séances d’entraînement », déclare l’auteur principal, Firas Fatani, doctorant dans le laboratoire de Shamim.
De plus, comme la plateforme utilise des enzymes pour déclencher des réactions spécifiques, elle pourrait être réadaptée pour détecter d’autres composants de la sueur associés à la santé et aux performances, tels que le glucose, le cortisol ou les niveaux d’hydratation. Comme elle repose sur des micro-ondes plutôt que sur des colorants chimiques ou des courants électriques, elle est robuste, évolutive et étonnamment simple, note Sakandar Rauf, chercheur scientifique au sein de l’équipe.
« Nous étendons les capacités du capteur afin de surveiller d’autres biomarqueurs », ajoute M. Rauf, en commençant par un système à double capteur permettant de surveiller simultanément le glucose et le lactate.
Des discussions sont en cours avec des hôpitaux, des salles de sport et des clubs de football saoudiens afin de tester cette technologie. Selon M. Shamim, ces partenariats pourraient aider le Royaume à atteindre ses objectifs Vision 2030 en matière d’innovation et de bien-être dans le domaine de la santé.
« Cela contribuera à améliorer la qualité des programmes de remise en forme en concevant des exercices personnalisés non seulement pour les athlètes professionnels, mais aussi pour toute personne souhaitant repousser ses limites physiques », conclut-il, soulignant que « ces capteurs seront largement acceptés, car les gens s’investissent de plus en plus dans leur santé physique ».
Fatani, F. Rauf, S., Banerjee, A. & Shamim, A. Breaking the Specificity Barrier in Microwave Sensing: Highly Specific Lactate Microwave Biosensor for Fitness and Exercise Optimization. ACS Sensors advance online publication, 3 April 2025.| article
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