Un nouvel appareil surveille en temps réel les niveaux de protéine C-réactive associée à l’inflammation

L’inflammation étant la réponse immunitaire naturelle du corps à une maladie ou à une infection, elle augmente le flux sanguin dans le corps et aide les cellules du corps à se défendre contre les virus, les infections ou les dommages cellulaires. Un diagnostic rapide de l’inflammation est essentiel pour des traitements efficaces, il est donc extrêmement important de tester les niveaux de biomarqueurs inflammatoires dans le corps. Des chercheurs de l’Institut de chimie physique de l’Académie polonaise des sciences ont présenté un nouveau dispositif de point de service permettant de surveiller les niveaux de protéine C-réactive (CRP) produite dans le corps pendant l’inflammation.

Le travail est publié dans la revue Capteurs ACS.

La CRP est une molécule qui joue un rôle important dans l’apparition de nombreuses maladies d’étiologies diverses. Bien que la CRP soit connue et utilisée depuis de nombreuses décennies pour diagnostiquer l’inflammation dans le corps, son utilisation comme biomarqueur potentiel dans le diagnostic d’autres maladies dans le corps est relativement nouvelle. La CRP est une protéine plasmatique produite dans le foie et libérée dans la circulation sanguine en réponse au système immunitaire, agissant comme biomarqueur de l’inflammation et de l’infection. La surveillance de son taux permet de diagnostiquer même des maladies graves comme un traumatisme, une septicémie, une nécrose ischémique et/ou des tumeurs malignes.

La CRP étant classée comme un réactif de phase aiguë, la mesure unique de son taux n’indique que les maladies inflammatoires et des analyses sanguines doivent être répétées pour déterminer l’efficacité d’une thérapie spécifique. Actuellement, malgré les avancées technologiques en biomédecine et en diagnostic médical, les techniques utilisées pour surveiller les taux de CRP sont encore loin des mesures rapides et en temps réel.

Récemment, des chercheurs de l’Institut de chimie physique de l’Académie polonaise des sciences, dirigés par le professeur Martin Jönsson-Niedziółka, ont présenté un nouvel outil de diagnostic permettant de mesurer avec précision les niveaux de CRP. De plus, il permet de prendre des mesures en temps réel, réduisant ainsi le temps et les coûts d’analyse. La solution proposée repose sur un appareil de test au point de service (POCT) connecté à un smartphone, de la taille d’une carte de crédit, utilisant de simples biocapteurs électrochimiques avec une technologie de communication en champ proche intégrée dans un dispositif microfluidique.

Contrairement à divers biocapteurs qui utilisent de gros anticorps IgG pour capturer des biomarqueurs inflammatoires pertinents, le dispositif POCT proposé offre une sensibilité et une stabilité supérieures, ainsi que des mesures en temps réel, augmentant considérablement l’application potentielle dans le diagnostic de la CRP. Le dispositif équipé du biocapteur peut capturer et quantifier la CRP avec une efficacité similaire aux tests ELISA classiques et coûteux.

Les mesures sont effectuées par voie électrochimique à l’aide d’un potentiostat portable disponible dans le commerce, tandis que la capture de CRP s’effectue sur l’électrode unique intégrée dans les petits canaux du dispositif microfluidique. Le système utilise également la technologie de communication en champ proche (NFC), permettant l’échange de données sans fil entre les capteurs et les appareils mobiles. Les résultats peuvent être affichés sur les smartphones Android, offrant aux utilisateurs un moyen efficace de collecter et d’analyser les données électrochimiques en temps réel.

Comment ça marche ? L’échantillon de fluide est placé sur une petite plaque du dispositif microfluidique, qui est équipée d’une petite électrode. Par de minuscules canaux dans le dispositif, l’échantillon est introduit progressivement dans les parties suivantes du dispositif avec une solution supplémentaire basée sur le transport capillaire sans avoir besoin d’une pompe externe, ce qui permet un flux séquentiel automatique. Le rôle clé dans le dispositif démontré est joué par les nanocorps anti-CRP immobilisés sur l’électrode. Les nanocorps sont de petits fragments d’anticorps fonctionnant comme une alternative aux anticorps conventionnels utilisés pour la quantification de la CRP.

En raison de leur petite taille et de leur résistance à la dégradation plus élevée par rapport aux anticorps, les nanocorps obtenus avec la méthode d’affichage des phages peuvent être utilisés dans différentes conditions expérimentales, obtenant une spécificité de liaison à l’antigène élevée.

« Pour immobiliser les nanocorps anti-CRP sur l’électrode, les groupes fonctionnels hydroxyles de l’électrode oxydée ont d’abord été modifiés pour incorporer des groupes aldéhydes par une réaction d’oxydation. Les nanocorps anti-CRP ont ensuite été immobilisés sur l’électrode oxydée par une liaison imine (C═N). De cette manière, nous avons obtenu l’électrode ayant une affinité antigénique spécifique élevée », explique le Dr Suchanat Boonkaew, premier auteur du travail présenté.

La densité de surface élevée des nanocorps sur l’électrode améliore la sensibilité des mesures électrochimiques même dans la gamme de concentrations très faibles. Cela permet d’obtenir un compromis optimal entre la précision analytique dans la gamme de concentrations physiologiquement pertinente et le temps d’analyse.

Le Dr Katarzyna Szot-Karpińska ajoute : « Pour produire l’électrode modifiée par nanocorps, nous nous sommes appuyés sur notre expérience en biopanning pour récupérer de nouveaux nanocorps spécifiques au CRP à utiliser comme matériau actif dans le biocapteur fabriqué. »

La sélectivité du biocapteur à base de nanocorps proposé a été testée dans divers milieux interférant avec les mesures avec la présence de composés biologiquement actifs comme l’interleukine-6 ​​(IL-6), le fibrinogène, la myoglobine, l’albumine sérique bovine (BSA) et l’albumine sérique humaine (HSA) ainsi qu’en exposant le dispositif à différentes conditions expérimentales, y compris les changements de température et d’humidité.

Le professeur Martin Jönsson-Niedziółka a déclaré : « La méthode proposée a été appliquée à la détection de la CRP dans le sang humain total obtenu à partir de donneurs anonymes. Les résultats expérimentaux ont montré que le système basé sur la technologie NFC intégré au dispositif microfluidique à flux continu peut quantifier correctement la CRP dans des échantillons biologiques cliniquement pertinents sans nécessiter de procédures de prétraitement, et pourrait donc être utilisé pour l’évaluation de l’inflammation, des infections causées par des bactéries ou des virus, et pour surveiller le risque accru de maladie cardiaque. »

Tôt ou tard, tout le monde est confronté à une inflammation. Quelle que soit l’étiologie, les diagnostics rapides et sélectifs permettant de surveiller en temps réel l’efficacité du traitement sont encore loin d’être idéaux. Par conséquent, lorsque des dispositifs de test rapides et portables au point de service seront appliqués dans la vie réelle, ils révolutionneront sans aucun doute de nombreux secteurs du diagnostic médical, facilitant la vie de nombreux patients.

Le dispositif présenté par les chercheurs de l’IPC PAS offre une solution de diagnostic fiable et économique, facile à utiliser et permettant d’obtenir des résultats rapides en quelques minutes seulement, sans quitter son domicile. Il permet également une reproductibilité dans la production de biocapteurs et dans la détection de la CRP, ce qui constitue une étape vers des soins de santé modernes et personnalisés. Les électrodes à base de nanocorps permettent d’effectuer plusieurs analyses en temps réel, accélérant ainsi le diagnostic et l’évaluation de l’efficacité du traitement, permettant ainsi de prendre des décisions thérapeutiques immédiates et d’améliorer les résultats des patients.