Des micro-robots dans l’intestin pourraient détecter les signes précoces du cancer du colon
Selon Digestive Cancers Europe, le cancer de l’intestin est le deuxième cancer le plus meurtrier. Les taux de survie varient d’un pays européen à l’autre en raison des approches nationales en matière de soins de santé et des stratégies de traitement fournies localement. Bien qu’une détection précoce du cancer puisse améliorer de manière significative les résultats pour les patients, la plupart d’entre eux sont dépistés à un stade tardif. Si davantage de patients étaient diagnostiqués à un stade précoce (de 13 % actuellement à 50 %), 130 000 vies supplémentaires pourraient être sauvées par an et plus de 3 milliards d’euros de coûts connexes économisés. Pour faciliter un diagnostic précoce, OMEGA, un projet soutenu par l’UE, travaille à la mise au point d’une nouvelle méthode d’interprétation des données potentiellement vitales fournies par les micro-robots dynamiques qui traversent l’intestin. «Le robot en est encore au stade du test de prototype dans un environnement de laboratoire ex vivo. OMEGA s’est consacré au développement de nouvelles techniques numériques pour interpréter les données», explique Yang Liu, professeur associé en dynamique et contrôle à l’Université d’Exeter au Royaume-Uni.
Analyse de la réponse dynamique des micro-robots dans l’intestin
Le robot contient un aimant qui peut vibrer sous un champ électromagnétique alternatif fourni par un panneau de bobines externe au corps du patient. Un clinicien peut utiliser le panneau pour diriger le robot qui se déplace à distance du rectum du patient vers le cæcum pour l’examiner. En avançant dans les muqueuses de l’intestin inférieur, les déplacements du robot seront modifiés s’il rencontre des lésions, car la résistance entraîne une modification du mouvement du robot. Le robot est mû par ses vibrations, et ce modèle de vibration change lorsqu’il rencontre quelque chose de différent, comme une lésion. En mettant en évidence les plus petites lésions, le robot peut alerter les professionnels de la santé sur les signes les plus précoces d’une anomalie cellulaire. Yang Liu a travaillé sur l’entraînement de l’IA à reconnaître les causes des mouvements du robot. «Les réponses dynamiques du robot à travers une muqueuse normale ou anormale sont totalement différentes. Nous avons utilisé des capteurs de déplacement et d’accélération pour la collecte des données, et développé des techniques numériques pour identifier ces différences, afin de prédire le type de lésion (maligne ou bénigne) que le robot pourrait traverser», explique Yang Liu. «Nous pouvons comprendre ce changement de comportement comme un changement de modèle. Par exemple, sa réponse dynamique peut être 010101... lorsqu’il traverse une muqueuse lisse, alors qu’elle devient 011011... lorsqu’il rencontre une lésion. Le système que nous concevons reconnaîtrait le changement et serait capable d’en prédire la cause», ajoute-t-il.
Conception de micro-robots pour le diagnostic précoce du cancer de l’intestin
Le projet a établi qu’il existe des réponses reconnaissables aux anomalies et que ces dernières peuvent, dans une certaine mesure, être catégorisées. Cela a été exposé dans de nombreux articles tels que: «Dynamics of a self-propelled capsule robot in contact with different folds in the small intestine» publié dans Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, et doi.org/10.1016/j.jsv.2024.118270 («Nonlinear characteristics identification of an impact oscillator with a one-sided elastic constraint») publié dans le «Journal of Sound and Vibration». L’équipe travaille actuellement au développement d’un prototype intégré de ce robot vibrant pour détecter les polypes coliques et les premiers stades du cancer de l’intestin, avec le soutien financier du Medical Research Council au Royaume-Uni. «Je suis ravi du chemin parcouru jusqu’à présent, que le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie a facilité. Je suis enthousiaste quant à la façon dont nous pouvons utiliser les robots pour la détection précoce. Nous avons établi des techniques numériques pour interpréter le comportement d’un robot; nous devons maintenant les mettre en œuvre dans la vie réelle», explique Yang Liu.
Mots‑clés
OMEGA, cancer de l’intestin, détection précoce, micro-robots, IA, muqueuses, intestin inférieur, polypes coliques