Des chercheurs franchissent une étape clé pour améliorer la vie des personnes atteintes d’épilepsie

L’étude, financée par les National Institutes of Health et publiée dans le Journal de biochimie appliquéesont importants car environ 3,5 millions de personnes aux États-Unis souffrent d’épilepsie, dont près d’un demi-million d’enfants, notent les auteurs.

“Avec un développement ultérieur, notre système pourrait être utilisé pour responsabiliser les patients épileptiques en leur permettant de surveiller leurs niveaux de médicaments anti-épileptiques depuis leur domicile”, a déclaré Lael Wentland, chercheuse postdoctorale à l’OSU. “A partir des données que notre capteur peut générer, une posologie personnalisée du médicament peut être déterminée, réduisant ainsi les risques d’effets secondaires toxiques dus à des doses trop élevées et de convulsions dues à de faibles doses inefficaces.”

L’épilepsie est un trouble neurologique caractérisé par des spasmes musculaires, des convulsions et une perte de conscience en plus des crises, et ses impacts négatifs sur la santé physique et mentale sont nombreux, y compris un risque de suicide bien supérieur à celui de la population générale.

“C’est excitant de progresser vers un outil médical que les personnes atteintes d’épilepsie peuvent utiliser pour améliorer leur traitement et leur qualité de vie”, a déclaré Elaine Fu, professeure agrégée de bio-ingénierie qui a codirigé la recherche avec Wentland.

Fu, Wentland et leurs collègues chercheurs de l’État de l’Oregon Stephen Ramsey, Matthew Johnston, Jacob Cook et Jade Minzlaff ont construit et démontré un système portatif à base de microfluidique qui peut détecter un médicament anti-épileptique dans la salive sans que la salive ne soit d’abord soumise à une longue processus de prétraitement.

La microfluidique fait référence à la façon dont les fluides se comportent lorsqu’ils traversent ou sont confinés dans des dispositifs microminiaturisés équipés de canaux et de chambres.

Les médicaments antiépileptiques, ou AED, sont disponibles depuis plus d’un siècle, mais la dose optimale – suffisamment élevée pour contrôler les crises et suffisamment faible pour ne pas créer d’autres problèmes – varie considérablement d’un patient à l’autre, a déclaré Wentland.

“A titre d’exemple, la carbamazépine, un médicament souvent prescrit, ou CBZ, interagit fortement avec d’autres antiépileptiques et également avec des antibiotiques”, a déclaré Wentland. “De plus, la façon dont il se déplace dans le corps varie beaucoup d’une personne à l’autre, et au-delà d’une marge thérapeutique très étroite, il est toxique au point de provoquer un mauvais contrôle musculaire, une désorientation, des hallucinations et même un coma.”

La façon standard de mesurer la quantité d’un médicament dans l’organisme d’un patient consiste à effectuer une analyse de sang en laboratoire, mais le long délai – cela peut prendre jusqu’à plusieurs jours entre le moment où le sang est prélevé et celui où les résultats sont disponibles. – limite considérablement l’utilité du test pour les personnes sous DEA, soulignent les chercheurs.

Visant à raccourcir considérablement le délai d’exécution, les chercheurs se sont plutôt tournés vers la salive.

“La salive, qui est facilement accessible et non invasive, a un potentiel formidable pour la surveillance de la santé, et il a déjà été démontré que la concentration de CBZ dans la salive est en corrélation avec la concentration du médicament dans la circulation sanguine”, a déclaré Fu. “Mais la salive présente également un défi pour la détection électrochimique du médicament car la salive a une composition complexe qui peut entraîner des interférences de signal.”

Wentland et Fu ont dirigé le développement d’une cellule d’écoulement électrochimique jetable qui permet la détection de niveaux thérapeutiques de CBZ à partir d’une petite quantité de salive.

Ramsey, professeur agrégé d’informatique et de sciences biomédicales, a dirigé la création d’un nouvel algorithme de traitement du signal pour la quantification du signal électrochimique. Johnston, professeur agrégé de génie électrique et informatique, a dirigé le développement du potentiostat miniature du système.

Un potentiostat est un instrument analytique qui contrôle le potentiel de l’électrode de travail dans une cellule électrochimique à plusieurs électrodes.