Publié le 2024-02-29 14:35:00. Une nouvelle science, la « breathomique », promet de révolutionner le diagnostic médical en analysant la composition chimique de l’air expiré, ouvrant la voie à des tests non invasifs et rapides pour détecter diverses maladies, du diabète au cancer.
- L’analyse de l’haleine permet de détecter des biomarqueurs chimiques révélant des altérations de l’organisme.
- Des maladies comme le diabète, les cancers et les troubles neurodégénératifs pourraient être diagnostiqués plus tôt grâce à cette méthode.
- Le développement de capteurs miniaturisés intégrés à des masques pourrait rendre cette technologie accessible et pratique.
L’idée semble tout droit sortie d’un roman de science-fiction, mais elle se rapproche de plus en plus de la réalité. Imaginez un simple examen médical où, après avoir respiré dans un masque, vous recevez instantanément des informations sur votre état de santé : un diagnostic potentiel, l’évolution d’une infection, l’efficacité d’un traitement, ou encore des recommandations personnalisées. Cette perspective n’est plus de l’utopie, grâce aux avancées de la « breathomique », une discipline scientifique émergente qui étudie les composés présents dans l’air que nous expirons.
Tout comme la génomique analyse l’ensemble des gènes, la breathomique se concentre sur l’ensemble des substances chimiques contenues dans notre haleine. Ces substances agissent comme des biomarqueurs, de minuscules signaux chimiques qui trahissent les changements survenant dans l’organisme et permettent de suivre leur évolution au fil du temps. Chaque respiration libère bien plus que du dioxyde de carbone : des centaines de molécules, de la simple vapeur d’eau à des composés organiques volatils (COV) produits par les processus métaboliques, composent cette « empreinte chimique » unique, influencée par notre état physiologique, notre alimentation et la présence éventuelle de maladies.
L’acétone a été l’un des premiers composés de l’haleine à être identifié comme biomarqueur. Sa présence en quantité anormale indique que le corps utilise les graisses comme source d’énergie en raison d’une incapacité à métaboliser le glucose, un phénomène appelé acidocétose, souvent observé chez les personnes atteintes de diabète. La détection précoce de l’acétone dans l’air expiré pourrait ainsi prévenir des complications graves telles que des arythmies cardiaques, une insuffisance respiratoire, voire une perte de conscience. Chez les personnes en bonne santé, cette analyse pourrait également servir à surveiller l’efficacité et la sécurité des régimes amaigrissants.
D’autres composés suscitent l’intérêt des chercheurs. Les aldéhydes, des composés organiques issus de l’oxydation de certains alcools, sont présents en concentration élevée dans les cellules tumorales, qui sont soumises à un stress oxydatif chronique. Ce stress endommage les membranes cellulaires, libérant des aldéhydes dans le sang, puis dans l’air expiré. Ainsi, la présence d’aldéhydes dans l’haleine pourrait signaler un processus inflammatoire et permettre un diagnostic précoce et non invasif de certains cancers, notamment le cancer du poumon. Des maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson ou la sclérose latérale amyotrophique (SLA) sont également associées à un stress oxydatif élevé et à des lésions des membranes neuronales, et des niveaux élevés d’aldéhydes dans l’haleine pourraient indiquer leur présence et suivre leur progression.
L’ammoniac, quant à lui, est un indicateur précieux de la présence de la bactérie Helicobacter pylori, qui colonise l’estomac. Cette bactérie, pour survivre dans un environnement acide, utilise une enzyme appelée uréase qui décompose l’urée en ammoniac et en dioxyde de carbone. De nombreuses personnes vivent avec cette infection à leur insu, jusqu’à l’apparition de complications graves telles que des ulcères, des hémorragies digestives et un risque accru de cancer gastrique. Actuellement, le diagnostic repose sur l’ingestion d’urée marquée pour mesurer le CO₂ expiré, une méthode qui ne fournit qu’une « photo » de l’infection à un moment précis. La mesure directe de l’ammoniac dans l’haleine permettrait de suivre l’efficacité du traitement antibiotique en temps réel, d’éviter les échecs thérapeutiques et l’apparition de résistances.
Malgré son potentiel prometteur, la breathomique n’est pas encore intégrée aux examens médicaux de routine. L’analyse de l’haleine nécessite actuellement de prélever des échantillons et de les transporter vers un laboratoire équipé de techniques complexes et coûteuses, telles que la chromatographie en phase gazeuse ou la spectrométrie de masse. De plus, les échantillons peuvent se dégrader pendant le transport, affectant la fiabilité des résultats.
Cependant, des progrès significatifs sont en cours. L’intérêt se porte désormais sur les capteurs électrochimiques miniaturisés, capables de détecter des gaz spécifiques à de très faibles concentrations. Initialement développés pour la surveillance de la qualité de l’air, ces capteurs pourraient être adaptés à un usage médical. L’une des idées les plus innovantes consiste à intégrer ces capteurs dans des masques, un accessoire dont l’utilisation s’est généralisée depuis la pandémie de Covid-19. Cela permettrait une analyse de l’haleine en temps réel et pourrait même déclencher des alertes sur nos smartphones en cas d’urgence médicale.
Des chercheurs de l’Université Tor Vergata, à Rome, ont déjà démontré la faisabilité de ce système. Lors d’une expérience, ils ont analysé l’évolution de la résistance électrique d’un masque équipé de capteurs chimiques après que quatre personnes ont consommé du café, du vin, une banane ou de la menthe. Ils ont pu distinguer avec précision l’aliment consommé par chaque participant, grâce aux différences dans le profil des composés présents dans leur haleine. La conception d’appareils capables de fonctionner comme un « nez électronique » n’est donc plus de la science-fiction.
La breathomique ouvre la voie à une nouvelle approche du diagnostic médical. Au lieu d’un test ponctuel, l’haleine pourrait devenir une source d’informations continue et invisible sur notre état de santé. Prendre soin de soi pourrait, à l’avenir, être aussi simple que de respirer.
La Conversation*
*Miriam Villa Diaz Chercheure prédoctorale en développement de capteurs électrochimiques et de biocapteurs, Département de Chimie Physique, Université de Castille-La Manche
*Edelmira Valero Ruiz Professeure de chimie physique, Université de Castille-La Manche
*Jhon Mauricio Aguirre-Cortés Chercheur postdoctoral, Département de chimie physique, Université de Castilla-La Mancha