Une méthode non invasive pour surveiller la santé des bébés

En néonatalogie, les patients les plus fragiles sont souvent les plus dépendants de l'électronique. Les bébés prématurés, dont certains pèsent moins de 500 grammes, peuvent être reliés à un véritable enchevêtrement de câbles, de moniteurs et de capteurs. Chaque prise de sang pour contrôler la glycémie ou les électrolytes signifie une nouvelle piqûre, un nouveau pansement, un nouveau moment de stress pour un nourrisson dont la peau est encore en formation.

Une équipe de chercheurs du  Silklab de l'université Tufts , de l'hôpital Helmholtz de Munich, de l'université Ludwig Maximilian (LMU) de Munich et de l'université technique de Munich a mis au point une alternative radicalement plus douce : un autocollant ultraléger à base de soie, plus petit qu'une pièce de monnaie, qui lit discrètement quatre signaux de santé critiques à la fois simplement en changeant de couleur.

Ces travaux, publiés dans ACS Sensors , décrivent un patch portable qui mesure la température, le pH, le sodium et le glucose à partir des fines gouttelettes de liquide circulant naturellement à la surface de la peau encore en développement d'un nourrisson. Un système d'intelligence artificielle analyse les variations de couleur du patch grâce à n'importe quel appareil photo standard, même dans l'environnement sombre et humide d'une couveuse, et les convertit en données précises exploitables par un clinicien.

La possibilité de suivre simultanément plusieurs indicateurs de santé critiques permet d'obtenir un tableau plus précis de l'évolution du bébé. « L'interaction entre plusieurs variables est bien plus instructive que l'analyse d'une seule variable prise isolément », explique Fiorenzo Omenetto , directeur du Silklab. « Se concentrer sur un seul chiffre, c'est n'avoir qu'une vision partielle d'une histoire bien plus longue. Nous souhaitions créer une interface de détection qui fournisse aux cliniciens une vue d'ensemble. »

« Un morceau de papier, une goutte de soie et l’appareil photo d’un smartphone. Si cela suffisait à assurer la sécurité d’un bébé, alors il faudrait en installer un dans chaque couveuse de la planète. » Fiorenzo Omenetto

Le patch offre également un environnement de surveillance plus sûr pour le bébé. « Le nouveau-né est le patient le plus exigeant que nous ayons », explique Anne Hilgendorff, néonatologue et chercheuse à l'hôpital Helmholtz de Munich, à l'université Ludwig Maximilian de Munich et à l'université Carl von Ossietzky d'Oldenburg. « Notre dispositif a été conçu en tenant compte de cette réalité : ni aiguilles, ni fils, rien qui tire ou irrite la peau. Juste un petit patch à l'écoute du corps. »

« Nous ne remplaçons pas les laboratoires », explique Benjamin Schubert, responsable de la recherche en santé computationnelle à l'institut Helmholtz de Munich. « Nous détectons les problèmes qui se développent entre les analyses, la lente progression d'un problème qui passe inaperçu jusqu'à ce qu'il devienne une urgence. C'est là que la surveillance continue et non invasive sauve des vies. »

Comment ça marche

Le capteur est constitué de plusieurs couches, chacune d'une épaisseur de quelques fractions de millimètre seulement. 

La première couche est composée d'une base en fibroïne de soie, extraite des cocons du bombyx du mûrier, qui stabilise les molécules biologiques fragiles, notamment les enzymes nécessitant normalement une réfrigération. Ainsi, le patch est stable à température ambiante et très résistant. La seconde couche est une couche de papier paraffiné qui, tel un minuscule système de canalisation, aspire des volumes microscopiques de fluide et les achemine vers chaque point de détection. 

La troisième couche est un adhésif médical imperméable qui scelle le tout contre l'humidité chaude d'une couveuse et permet au patch de s'adapter aux mouvements de la peau du bébé.

« Le nouveau-né est le patient le plus exigeant », explique Anne Hilgendorff. « Notre dispositif a été conçu en tenant compte de cette réalité : ni aiguilles, ni fils, rien qui tire ou irrite la peau. Juste un petit patch qui écoute le corps. » Photo : Courtoisie de Silklab

Surtout, le patch est conçu en fonction de ce que font réellement les bébés prématurés : ils perdent beaucoup de liquide interstitiel à travers leur peau car leur barrière cutanée n'est pas complètement développée, transformant ainsi une vulnérabilité en une opportunité de diagnostic. 

Cette même perte de liquide permet un prélèvement continu et indolore. Lorsque la sueur ou le liquide interstitiel atteignent le patch, chaque point de colorant change de couleur. Par exemple, du jaune au rouge foncé pour le glucose, ou du bleu au violet pour le sodium.

Il est notoire que les changements de couleur sont difficiles à interpréter avec précision sous différents éclairages en milieu hospitalier. Pour corriger les problèmes liés à l'éclairage, à l'angle de prise de vue et aux mouvements, l'équipe de recherche a développé un modèle d'intelligence artificielle basé sur l'apprentissage profond qui corrige et convertit automatiquement les couleurs du patch en mesures précises. La précision est supérieure à 91 % pour les signes vitaux critiques et à 98 % pour l'hypoglycémie. 

Et ensuite ?

L'équipe de recherche prend soin de qualifier les travaux actuels de preuve de concept. Les prochaines étapes comprennent des études à plus grande échelle dans de véritables unités néonatales, le couplage des mesures effectuées par patch avec des prélèvements sanguins classiques afin de confirmer la fidélité avec laquelle le fluide cutané reflète ce qui se passe dans le système sanguin d'un nourrisson, et l'élargissement des données d'entraînement de l'IA à différents contextes.

À plus long terme, cette même plateforme pourrait être étendue à la saturation en oxygène, au dioxyde de carbone et à d'autres paramètres. De plus, étant donné que le capteur lui-même ne coûte que quelques centimes à fabriquer et ne nécessite ni alimentation électrique, ni câbles, ni réfrigération, il est particulièrement adapté aux environnements à faibles ressources tels que les communautés rurales isolées ou les pays en développement, où la mortalité néonatale reste obstinément élevée et où la surveillance de pointe est souvent hors de portée.

« Un morceau de papier, une goutte de soie et l’appareil photo d’un smartphone », explique Omenetto. « Si cela suffisait à assurer la sécurité d’un bébé, alors il faudrait en installer un dans chaque couveuse de la planète. »

https://now.tufts.edu/index%2ephp/2026/06/24/noninvasive-way-monitor-babies-health