Performance diagnostique de l'insuffisance cardiaque d'un algorithme d'analyse d'expirogramme évaluant 4 biomarqueurs (SenseIR-IC)

Dans le contexte des maladies chroniques et de l’insuffisance cardiaque (IC) en particulier, la télémédecine et la télésurveillance apparaissent aujourd’hui comme des enjeux cliniques majeurs. Le développement de systèmes de mesure au point d'intervention utilisant des appareils portatifs fournit des « biomarqueurs numériques » qui constituent un élément clé de la surveillance à distance.

Les biomarqueurs contenus dans l'air expiré pourraient constituer des « biomarqueurs numériques », la mesure des molécules dans l'air expiré étant non invasive. Actuellement, 6 biomarqueurs expirés sont validés par la FDA américaine et utilisés dans un contexte clinique. Dans l'insuffisance cardiaque, 4 espèces différentes se sont révélées potentiellement intéressantes pour le diagnostic ou le pronostic : le NO, le CO, l'acétone et l'isoprène. Cependant, si la concentration de ces espèces dans l'air alvéolaire (AC) reflète leur concentration sanguine (Cs), la relation est plus complexe, devant prendre en compte les différents compartiments de l'arbre bronchique et les échanges qui s'opèrent au sein de ces différents compartiments. . Ainsi, mesurer la concentration d'une espèce dans l'air expiré lors d'une expiration complète (ou « expirogramme ») à l'aide d'une mesure en temps réel, s'avère dépendre non seulement de la concentration systémique de l'espèce, mais également des modifications de la fonction pulmonaire. Ainsi, l'obtention d'un expirogramme permet non seulement de préciser la mesure de la source endogène de l'espèce, mais fournit également des informations sur les modifications de la fonction pulmonaire, directement induites par l'insuffisance cardiaque, et qui ont une valeur pronostique bien reconnue.

→ La combinaison de différents biomarqueurs exhalés candidats en IC, lors d'une mesure en temps réel de l'expiration forcée, à l'aide de capteurs sélectifs, sensibles et miniaturisables fournirait des informations diagnostiques, pronostiques et sur les résultats pour les patients en cas d'insuffisance cardiaque.

La spectroscopie photoacoustique améliorée par quartz (QEPAS) est une méthode appropriée pour la surveillance à distance des patients atteints d'insuffisance cardiaque. Il permet de créer des capteurs caractérisés par une bonne sélectivité et de faibles seuils de détection. De plus, une analyse en temps réel est possible et les capteurs sont potentiellement miniaturisables. Ces capteurs sont donc capables de fournir des expirogrammes pour différentes espèces (plutôt que de simplement mesurer le CA en fin d'expiration). Des signaux complexes de ce type peuvent être analysés à l’aide de techniques de modélisation mathématique et d’intelligence artificielle telles que les « réseaux de neurones profonds ». Ces méthodes de modélisation mathématique ont été utilisées pour modéliser des paramètres de fonctions pulmonaires, neurologiques ou cardiaques.

Dans le cadre d'un projet de recherche translationnelle en collaboration avec le Dr A. Vicet (MCF-UM, Institut d'Electronique et des Systèmes) et le Pr N. Molinari (CHRU Montpellier, Institut Desbrest d'Épidémiologie et de Santé Publique), le L'équipe de recherche développe actuellement des capteurs pour différents biomarqueurs expirés grâce à la méthode QEPAS, qui ont été couplés à une quantification synchrone des volumes, des flux et des compartiments pulmonaires. Ces capteurs sont actuellement en cours de validation analytique (en laboratoire). Les premiers expirogrammes ont été obtenus et modélisés à l'aide d'une méthode de réduction dimensionnelle par régression spline.