« Je pensais qu’une bague ne suivait que le pouls et le sommeil » : pourquoi celle de San Diego lit en continu ce que la peau laisse passer

Une bague qui sait si vous avez trop bu la veille, si votre glycémie grimpe ou si votre corps manque de vitamine C, sans une seule goutte de sang prélevée. C’est la promesse du prototype baptisé CHARM, mis au point par des ingénieurs de l’université de Californie à San Diego. Le dispositif détecte simultanément le glucose, les cétones, la vitamine C, l’acide urique, le lactate et l’alcool grâce à des capteurs électrochimiques interchangeables logés dans un anneau imprimé en 3D. Fini le simple comptage de pas ou de cycles de sommeil.

Une bague qui lit la chimie du corps, pas seulement ses mouvements

Les bagues comme l’Oura Ring ou la Galaxy Ring peuvent suivre le sommeil, la température de la peau, l’activité physique et certaines variations du rythme cardiaque, ce qui permet d’évaluer la récupération ou de détecter des changements dans les habitudes quotidiennes. Mais ces objets restent aveugles à ce qui se joue à l’échelle moléculaire. Ils reposent principalement sur des signaux biophysiques et peuvent observer les effets d’un changement dans le corps, mais pas nécessairement les variations moléculaires qui en sont responsables.

« Les bagues commerciales ne fournissent que des informations biophysiques, mais elles manquent d’informations moléculaires sur les marqueurs biochimiques qui offrent des indications plus profondes sur l’état de santé d’un individu », résume Tamoghna Saha, premier auteur de l’étude publiée dans Nature Communications. L’équipe du laboratoire de Joseph Wang, professeur au sein du département de génie chimique et nano de l’école d’ingénierie Jacobs, a donc voulu combler ce vide. Le résultat est un anneau qui surveille simultanément et en continu jusqu’à quatre biomarqueurs chimiques différents issus de la sueur des doigts. Six molécules au total sont accessibles selon la configuration des capteurs.

L’astuce technique : aspirer la sueur sans effort ni piqûre

Pas besoin de courir ou de transpirer à grosses gouttes pour que le dispositif fonctionne. Pour que la bague détecte les biomarqueurs dans la sueur, aucun exercice ni effort particulier n’est nécessaire : la sueur est aspirée passivement à travers la surface de la peau par osmose, grâce à une technique mise au point par Saha. Le principe repose sur un hydrogel osmotique, un polymère souple qui crée un gradient de pression suffisant pour tirer le liquide hors de l’épiderme, sans douleur.

L’analogie choisie par les chercheurs eux-mêmes est parlante. Le mécanisme fonctionne d’une manière similaire à celle dont l’eau voyage du sol vers les feuilles dans les plantes. Une fois captée, la sueur est ensuite analysée par un réseau de capteurs électrochimiques miniaturisés directement intégré dans l’anneau.

La miniaturisation impressionne. La bague est alimentée par une batterie rechargeable flexible en oxyde de zinc-argent qui fournit jusqu’à 12 heures de fonctionnement entre les charges, le circuit électronique est plus petit qu’une pièce de 25 cents américaine, et le boîtier extérieur est fabriqué en polymère imprimé en 3D. Douze heures d’autonomie, c’est court comparé aux bagues connectées classiques qui tiennent plusieurs jours. Un compromis assumé pour l’instant, le temps de prouver le concept.

Des résultats déjà comparés aux dispositifs médicaux existants

Le prototype n’est pas resté cantonné au laboratoire sur banc d’essai. Lors d’essais menés avec des volontaires en bonne santé et des personnes atteintes de diabète de type 1, les mesures de glucose de la bague à biomarqueurs suivaient de près celles des moniteurs de glucose en continu (CGM) commerciaux, tandis que les mesures de cétones suivaient de près celles des lecteurs sanguins commerciaux. Une performance qui rapproche, sur le papier, l’objet connecté grand public du dispositif médical certifié.

Le système apprend aussi à connaître chaque porteur. Grâce à des mesures répétées, des facteurs de calibration propres à chaque sujet sont établis pour convertir les réponses électriques en valeurs de concentration, ce qui permet une compréhension plus personnalisée des tendances des biomarqueurs. Cette calibration personnalisée reste stable pendant environ deux mois, selon les données publiées dans l’étude. Deux mois sans avoir à recalibrer l’appareil, c’est suffisant pour un suivi au long cours du diabète ou de l’hydratation.

Joseph Wang y voit un potentiel qui dépasse le simple gadget de bien-être. « Un anneau capturant des informations moléculaires dynamiques en temps réel serait extrêmement utile pour prendre des décisions éclairées concernant la santé, l’alimentation et le mode de vie », a-t-il expliqué, ajoutant que « la capacité de l’anneau à suivre à la fois le glucose et les cétones en continu et simultanément serait très bénéfique pour un dosage optimal de l’insuline dans la gestion du diabète ».

Ce qu’il reste à régler avant de porter CHARM au quotidien

Le prototype n’est pas près d’arriver en boutique. Douze heures d’autonomie contre plusieurs jours pour les bagues du commerce, ce n’est pas anodin. L’étanchéité pose aussi question : le système actuel de fermeture ne résiste pas totalement à l’eau, et les chercheurs évoquent déjà une coque scellée concentrique comme piste d’amélioration.

La durabilité de l’hydrogel sur plusieurs jours d’extraction continue reste également à travailler. Des essais plus larges, sur davantage de personnes et de profils de santé, seront nécessaires avant d’envisager une quelconque commercialisation. Les questions de remboursement par les assurances santé se posent, elles, encore plus loin dans le temps.

La recherche a été soutenue par deux structures universitaires. Le travail a été financé par le Centre des capteurs portables de l’UC San Diego et le Centre de recherche et d’ingénierie en science des matériaux de la National Science Foundation à l’UC San Diego. Le laboratoire de Joseph Wang prévoit déjà l’étape suivante : des bagues hybrides combinant capteurs chimiques et capteurs physiques, pour ne plus choisir entre suivre le pouls et lire ce que la peau laisse passer.

Sources : journalduweb.org | futura-sciences.com