Diagnostiquer le cancer avec précision avec un test d’urine et une intelligence artificielle

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| Thinkstock/Shutterstock

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, le cancer de la prostate est le plus fréquents chez les hommes, suivi du cancer du poumon et du cancer colorectal. En France, plus de 40’000 cas (de cancer de la prostate) sont diagnostiqués chaque année. La nature invasive du moyen de diagnostic le plus efficace (la biopsie) est l’une des causes de la prise en charge tardive de ce type de cancer, augmentant considérablement le risque de décès — actuellement estimé à 8000 cas par année. Récemment, une équipe de chercheurs coréens a mis au point une méthode de diagnostic très efficace basée sur l’intelligence artificielle, dont la fiabilité serait proche de 100%.

Lorsqu’il y a soupçon de cancer de la prostate, le médecin commence par faire relever le taux de PSA (Antigène Spécifique de la Prostate), un facteur de cancer utilisé comme indice et présent dans le sang. Cependant, comme la précision de ce premier moyen de diagnostic n’est que de 30%, un nombre considérable de patients subit une biopsie invasive supplémentaire pour le confirmer. La plupart souffrent donc des effets secondaires qui en résultent, tels que des saignements et des douleurs.

Récemment, l’Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST), en Corée du Sud, a annoncé que l’équipe de recherche dirigée par le Dr Kwan Hyi Lee du Biomaterials Research Center et le professeur In Gab Jeong de l’Asan Medical Center a mis au point une technique permettant de diagnostiquer le cancer de la prostate à partir de l’urine en seulement vingt minutes, avec une précision de près de 100%. L’équipe de recherche a développé cette technique en introduisant une méthode d’analyse intelligente basée sur l’édition génique (IA), en exploitant un biocapteur ultrasensible aux signaux électriques. Les détails ont été publiés dans la revue ACS Nano.

Une méthode de diagnostic basée sur plusieurs facteurs de cancer

En tant que méthode non invasive, un test de diagnostic basé sur l’urine est pratique pour les patients et ne nécessite pas de biopsie, ce qui permet de dépister le cancer sans effets secondaires. Toutefois, comme la concentration de facteurs de cancer est faible dans l’urine, les biocapteurs se basant sur l’urine ont jusqu’ici été utilisés uniquement pour classer les groupes à risque plutôt que pour établir un diagnostic précis.

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Pour pallier le problème, l’équipe du Dr Lee au KIST est en train de mettre au point une nouvelle technique de diagnostic de la maladie à partir de l’urine, mais en utilisant un biocapteur ultrasensible basé sur les signaux électriques. L’une des approches qu’ils ont testées, utilisant un seul facteur de cancer, a permis d’obtenir une précision de diagnostic de plus de 90%. Toutefois, pour surmonter cette limitation, l’équipe a utilisé simultanément différents types de facteurs cancéreux au lieu d’en utiliser un seul. Cela leur a permis d’améliorer la précision du diagnostic de manière innovante et d’atteindre une précision étonnante.

Une précision de près de 100% grâce à la puissance de l’IA

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L’équipe a mis au point un système de capteur à semi-conducteurs ultrasensible capable de mesurer simultanément des traces de quatre facteurs cancéreux sélectionnés dans l’urine pour diagnostiquer le cancer de la prostate. Ils ont ensuite formé l’IA en utilisant les corrélations entre les quatre facteurs de cancer, qui ont été obtenus à partir du capteur nouvellement développé. L’algorithme d’IA ainsi formé a été utilisé pour identifier les personnes atteintes d’un cancer de la prostate en analysant les modèles complexes des signaux détectés. Le diagnostic par l’analyse IA a permis de classer 76 échantillons urinaires avec une précision de près de 100% (99%).

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Les 76 échantillons d’urine ont été mesurés trois fois en tout, générant ainsi 912 signaux de biomarqueurs, ou 228 ensembles de signaux de détection. Les chercheurs ont ensuite utilisé deux types d’algorithmes — RF (forêts d’arbres décisionnels) et NN (méthode des k plus proches voisins) — pour analyser les signaux des multimarqueurs. Les deux types d’algorithmes ont permis d’obtenir une précision accrue, à mesure que le nombre de biomarqueurs augmentait. © Korea Institute of Science and Technology (KIST)

« Pour les patients qui ont besoin de chirurgie et/ou de traitements, le cancer sera diagnostiqué avec une grande précision en utilisant l’urine pour minimiser les biopsies et les traitements inutiles, ce qui peut réduire considérablement les coûts médicaux et soulager le personnel médical », a déclaré le professeur Jeong, de l’Asan Medical Center. « Cette recherche a permis de développer un biocapteur intelligent qui peut rapidement diagnostiquer le cancer de la prostate avec une précision de près de 100%, uniquement grâce à un test d’urine. Et il peut être utilisé pour diagnostiquer avec précision d’autres cancers à l’aide d’un test d’urine », ajoute Lee.

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Dans un avenir proche, il est fort probable que nous puissions bénéficier des prouesses des systèmes d’apprentissage automatique pour détecter de nombreuses autres formes de cancer et maladies nécessitant un diagnostic précoce pour une prise en charge efficace. Combiné aux nouveaux traitements en cours de développement, les taux de survie globaux après le diagnostic d’un cancer devraient ainsi fortement croître dans les décennies à venir.

Source : ACS Nano

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