Une seule expiration suffit-elle à détecter une maladie dentaire ? Une équipe conjointe de la faculté dentaire Hadassah de l'Université hébraïque de Jérusalem et du Technion a testé un nanocapteur qui lit les substances chimiques présentes dans l'haleine pour distinguer les caries, la gingivite, la parodontite et la péri-implantite. Les résultats ont beaucoup varié selon la maladie. La parodontite et l'état sain autour des implants ont été identifiés avec précision, mais les changements précoces comme les caries ou la gingivite n'ont pas été correctement détectés.
L'haleine garde la trace de la maladie
Les bactéries qui vivent dans la bouche et les tissus gingivaux enflammés produisent des substances chimiques comme métabolites, dont une partie se retrouve dans l'haleine sous forme de composés organiques volatils (des composés organiques qui s'évaporent facilement dans l'air). L'équipe a recueilli l'haleine de personnes atteintes de caries, de gingivite, de parodontite ou de péri-implantite, ainsi que de personnes en bonne santé, et a examiné par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS, une méthode d'analyse en laboratoire qui sépare les composés un à un pour identifier leur nature) quels composés variaient selon la maladie. Un composé a permis de distinguer chimiquement la parodontite des caries et de la gingivite, et 13 composés ont permis de différencier un état sain autour de l'implant d'une péri-implantite. Cela signifie que chaque maladie laisse une empreinte chimique différente dans l'haleine. Aujourd'hui, les dentistes vérifient la parodontite ou les caries en sondant la profondeur des poches gingivales ou en examinant les dents et l'os un à un par radiographie ; la lecture de l'haleine vise à repérer d'un seul coup les signes de plusieurs maladies en une seule expiration.
Un capteur de la taille d'une paume lit cette empreinte
La GC-MS est précise, mais l'appareil est volumineux et l'obtention des résultats prend du temps, ce qui la rend difficile à utiliser directement en cabinet. L'équipe a donc lu la même haleine avec un nanocapteur composé d'un réseau de 40 nanomatériaux, chacun produisant un signal électrique différent au contact des substances chimiques. Contrairement à la GC-MS, qui identifie chaque composé individuellement, le nanocapteur capte l'ensemble du signal mélangé de plusieurs composés comme un seul motif ; l'apprentissage automatique, préalablement entraîné sur ces motifs pour chaque maladie, détermine ensuite à quel motif se rapproche le plus une nouvelle haleine. Même en regroupant les signaux des capteurs par groupe de maladies, les différences se sont révélées statistiquement nettes.
Précis pour la parodontite, mais pas pour les caries
Le modèle d'apprentissage automatique construit à partir de seulement 10 capteurs sélectionnés a affiché une précision de 69,6 % sur les données d'entraînement et de 58,8 % sur les données de validation. Les écarts étaient importants selon la maladie. Les personnes atteintes de parodontite et celles ayant un état sain autour de l'implant ont été identifiées presque toutes correctement dans les données de validation, mais les états précoces ou aux signaux inflammatoires faibles comme les caries, la gingivite ou la péri-implantite ont été manqués dans une proportion allant de la moitié aux trois quarts. Le taux de non-classement erroné d'une personne saine comme malade est resté élevé, entre 71,4 % et 100 %, et le score global de discrimination (aire sous la courbe ROC) était également élevé, entre 0,88 et 0,97 sur 1. Cela signifie que si la précision globale à un seuil unique pour plusieurs maladies était faible, la capacité de discrimination pour chaque maladie prise séparément était plus élevée.
On regarde le souffle, pas la salive
Une méthode qui lit les gènes des bactéries buccales pour estimer le stade de la maladie existe déjà. La méthode qui lit les gènes bactériens de la salive pour classer le stade de la parodontite a estimé la progression de la parodontite en séquençant le type et la quantité de bactéries présentes dans la salive. Ce nanocapteur, lui, ne lit pas les bactéries ni leurs gènes, mais les traces chimiques produites par les bactéries et les tissus enflammés, directement dans l'haleine. Comme il suffit de souffler sans prélever de salive, le test est simple, mais une limite est apparue : la capacité de discrimination diminue pour les maladies à un stade précoce, où la quantité de substances chimiques est faible ou les signaux se chevauchent.
Que les composés de l'haleine puissent être un signe de maladie buccale a été confirmé à la fois par l'analyse chimique et par les essais avec capteurs. Mais la lecture stable de ce signal à l'aide d'un seul appareil portable et de l'apprentissage automatique n'a été clairement démontrée que pour distinguer la parodontite de l'état sain autour de l'implant ; les maladies à un stade précoce comme les caries, où le signal chimique est faible, n'ont pas encore pu être détectées.