Est-il possible de détecter les caractéristiques de l'autisme à la naissance ? A l'Institut de Chimie Physique de l'Académie Polonaise des Sciences à Varsovie, des chercheurs ont mis au point un capteur qui pourrait faire de cette détection une réalité. Le principal composant de reconnaissance du nouveau dispositif est une couche de polymère avec une structure soigneusement conçue. Il reconnaît les molécules d'ocytocine, un composé considéré comme l'un des biomarqueurs de l'autisme.

Des molécules de nombreux composés chimiques circulent dans le sang. L'un d'eux est l'ocytocine, un composé plus communément appelé « hormone de l'amour ». Des changements distincts dans sa concentration sanguine suggèrent que le patient peut potentiellement être prédisposé à l'autisme. À l'avenir, il sera possible de détecter ces changements à l'aide d'un nouveau capteur chimique qui reconnaît sélectivement même de petites quantités d'ocytocine. Une description des travaux sur l'appareil vient d'être publiée dans Biocapteurs et bioélectronique .

En médecine, il y a des percées occasionnelles qui se traduisent par une amélioration qualitative de la santé de populations entières. Au 20ème siècle, de tels développements incluent la découverte d'antibiotiques ou la diffusion de la vaccination. Dans le futur proche, une révolution d'une ampleur similaire est probable grâce à de nouveaux dispositifs de diagnostic sensibles, précis, rapide et très bon marché. Disponible à tout moment et pour tous, ces instruments pourraient détecter des maladies à des stades très précoces de développement, contribuant ainsi à une augmentation spectaculaire de l'efficacité du traitement. L'élément clé de ce type d'instrument de diagnostic innovant doit être des capteurs fiables capables de réagir à la présence même d'un petit nombre de molécules hautement discriminantes par rapport à des composés chimiques sélectionnés.

« Dans les dispositifs développés dans notre équipe de recherche, le rôle de reconnaissance des composés recherchés est joué par des couches de polymère soigneusement fabriquées et également produites avec soin. L'idée principale ici est simple, c'est à dire., pour chaque composé à reconnaître on essaie de construire une couche d'un polymère avec des cavités - des vides moléculaires - qui sont le mieux adaptées à la forme ainsi qu'aux propriétés physiques et chimiques des molécules du composé chimique que l'on veut reconnaître dans l'environnement du capteur, " déclare le professeur Wlodzimierz Kutner (IPC PAS).

L'« emboutissage » de la forme et des propriétés des molécules du composé sélectionné dans la matrice polymère est une technique connue sous le nom d'impression moléculaire. Les monomères fonctionnels sont introduits dans une solution contenant les molécules à détecter. Ils se fixent à des sites de liaison caractéristiques sur les molécules à imprimer. Un monomère réticulant est alors introduit, qui se lie rapidement aux monomères fonctionnels. La couche de reconnaissance de cible est formée après polymérisation du monomère de réticulation, puis rincer de la structure ainsi formée les molécules du composé sélectionné pour la détection.

L'équipe du professeur Kutner a déjà développé de nombreuses couches de polymères qui réagissent de manière sélective même à de faibles concentrations de produits chimiques importants, dont mélamine, nicotine, l'albumine et la néoptérine (l'un des biomarqueurs du cancer). Maintenant, ils ont développé une telle couche polymère pour détecter l'ocytocine.

"C'est une chose de capturer des molécules d'ocytocine dans une couche de polymère, mais une autre pour lire l'information que les cavités moléculaires ont été remplies, " déclare le Dr Zofia Iskierko de l'équipe du Pr Kutner. " Pour nous, le signal de la présence d'ocytocine dans la couche de reconnaissance est un changement de capacité électrique. C'est pourquoi nous produisons ces couches sur de petites électrodes en or. Nous insérons les électrodes dans un tube à travers lequel s'écoule une solution de sang (dans nos tests du sang artificiel). Les molécules d'ocytocine s'enfoncent dans les cavités de la couche de polymère, modifiant ainsi la capacité électrique du système de mesure."

Dans des tests expérimentaux, il s'est avéré que le nouveau capteur détecte des concentrations micromolaires d'ocytocine et réagit à sa présence même lorsqu'il est entouré de molécules de structure très similaire. L'équipe du professeur Kutner travaille à augmenter la sensibilité du capteur à un niveau permettant la détection de concentrations nanomolaires. L'objectif, ici, est d'atteindre une sensibilité qui permet à une seule goutte de sang d'être utilisée pour effectuer une variété de tests de diagnostic. Les expériences réalisées dans les laboratoires IPC PAS ont également montré que la couche de reconnaissance polymère est relativement durable et permet de multiples répétitions de mesures sans nuire à leur sensibilité et leur sélectivité.

Les changements dans la concentration d'ocytocine dans le sang ne permettent pas à eux seuls de savoir si une personne est prédisposée à l'autisme. Avant de poser le diagnostic, la concentration d'au moins quelques autres substances (biomarqueurs) typiquement associées à cette maladie doit être vérifiée.

"Notre capteur chimique d'ocytocine n'est vraiment qu'un premier pas vers la construction d'un dispositif médical plus avancé qui diagnostique une prédisposition à l'autisme. Depuis un certain temps, nous avons travaillé sur des couches de polymères qui répondent à la présence de deux autres composés associés à l'autisme, à savoir, la mélatonine (à ne pas confondre avec la mélamine) et l'acide gamma-aminobutyrique, " souligne le responsable du projet de recherche Dr Piyush S. Sharma (IPC PAS).