Notre avenir portable, 1ère partie : À quoi ressembleront les nouvelles technologies ?

Par Jerilyn Covert

Voici la première d'une série en deux parties sur l'avenir des wearable tech. La deuxième partie examine les incroyables progrès en matière d'alimentation et d'électronique qui feront fonctionner les futurs wearables et peut être consultée ici.

23 août 2022 - Michael Snyder porte chaque jour huit capteurs sur son corps, dont deux smartwatches à chaque poignet.

Une surenchère ? Il s'agit d'un généticien qui étudie comment suivre la santé des gens à l'aide de "wearables", terme relativement nouveau pour désigner les appareils que l'on porte sur ou près de la peau et qui mesurent tout, du rythme cardiaque au nombre de marches que l'on monte chaque jour.

En fait, il serait étrange qu'il ne se lance pas à fond dans l'accessoirisation électronique. Directeur du Stanford Center for Genomics and Personalized Medicine, il a été l'un des premiers à montrer comment une smartwatch peut détecter une maladie infectieuse. Un exemple concret : Snyder a déjà utilisé une smartwatch pour détecter sa propre maladie de Lyme avant d'en avoir les symptômes.

Ce n'est qu'un aperçu de ce dont les wearables seront bientôt capables pour nous tous.

Nous avons un avant-goût de ce futur aujourd'hui, bien sûr. Nous vivons à une époque où une montre compte les calories brûlées, où un pantalon vous permet de faire la posture du chien couché et où des lunettes affichent des notifications sous vos yeux.

Mais les "wearables" de demain ne se contenteront pas de compléter votre séance d'entraînement ou votre téléphone portable : ils vous alerteront de l'arrivée d'une maladie, géreront les affections chroniques et aideront les médecins à adapter les traitements aux besoins uniques de chaque patient.

Et le plus beau, c'est qu'ils feront tout cela en dehors de la clinique, ce qui vous permettra de consacrer du temps à votre travail, à votre vie sociale ou à votre vie personnelle.

Bienvenue dans notre futur "wearable".

Les technologies de l'âge de pierre d'aujourd'hui laissent entrevoir les miracles médicaux de demain.

Depuis des dizaines d'années, la science-fiction nous promet de nouvelles choses sympas sur notre peau. Mais à quoi ressembleront réellement nos "wearables" et que seront-ils capables de faire ? L'avenir s'accélère grâce aux progrès réalisés dans le domaine des matériaux, des capteurs et des sources d'énergie, qui visent à créer des "wearables" de nouvelle génération capables d'atteindre deux objectifs principaux : Être moins intrusifs et plus fiables.

En fait, ce nouveau monde courageux des wearables s'étend sur plusieurs étapes de développement, et vous pouvez acheter certains de ces gadgets dès maintenant.

Les montres intelligentes mesurent la fréquence cardiaque et les habitudes de sommeil. De nouvelles applications peuvent utiliser ces données pour détecter une infection au COVID-19 avant vous. Une chemise moulante peut mesurer vos signes vitaux en continu et en temps réel. Et un patch cutané à l'arrière de votre bras peut mesurer votre taux de glucose 24 heures sur 24, sans piqûre au doigt - vous pouvez voir en temps réel l'impact de votre régime alimentaire sur votre glycémie, ce qui vous donne une feuille de route personnalisée sur la façon de vous alimenter.

D'autres encore vont plus loin et s'efforcent de rendre les "wearables" plus conviviaux dans notre vie quotidienne, en les rendant plus petits, plus flexibles, plus extensibles et même lavables.

Les futurs appareils à porter pourraient être "invisibles", se fondre dans vos vêtements ou s'adapter à votre corps, explique Veena Misra, PhD, directrice du centre ASSIST, financé par le gouvernement fédéral, qui rassemble des chercheurs de l'université d'État de Caroline du Nord et d'institutions partenaires pour créer des appareils à porter de nouvelle génération.

Imaginez une chemise d'apparence normale avec des capteurs invisibles intégrés au tissu, ou un dispositif si petit qu'il peut se cacher sous votre ongle - ou même à l'intérieur de vous (il ne s'agit pas du pacemaker de votre grand-mère).

"Lorsque les wearables seront très fins et semblables à la peau, ils seront plus utiles et auront plus d'impact", affirme M. Misra.

Cela dit, le succès n'est pas garanti. Le développement de cette technologie est, pour utiliser le terme technique, très difficile. Même si les résultats scientifiques sont probants, de nombreux obstacles subsisteront sur la voie de l'utilisation clinique et commerciale. Bien que les wearables suscitent beaucoup d'enthousiasme, nous savons tous que l'engouement pour une nouvelle technologie ne permet pas toujours de prévoir la taille du marché. (Demandez à n'importe quelle personne portant encore des Google Glass, si vous en trouvez une). Et la société mondiale d'information commerciale IDC a signalé une baisse du marché des wearables au cours du premier trimestre de 2022.

Malgré les défis, les chercheurs restent déterminés à faire en sorte que, quels que soient les dispositifs qui détiennent la clé de nos soins de santé futurs, nous les porterons bien.

Pourquoi les "wearables" ?

Le "big data" est positivement gargantuesque dans le domaine de la santé et de la médecine. Alors que l'apprentissage automatique, l'intelligence artificielle (IA) et l'analyse des données évoluent pour exploiter la puissance de toutes ces données, les wearables sont les véhicules idéaux pour les collecter.

Ces progrès sont "symbiotiques", explique Michael Daniele, professeur associé de génie électrique et informatique à l'université d'État de Caroline du Nord. "Si nous faisons bien le wearable, il fournira des données de qualité qui pourront ensuite être intégrées dans le pipeline de l'apprentissage automatique, de l'IA et des données volumineuses." De même, ces données n'ont aucune valeur sans ces outils pour les transformer en informations, dit-il.

Contrairement aux méthodes conventionnelles - que vous n'utilisez probablement que lors des visites chez le médecin, une ou deux fois par an - les wearables peuvent être portés n'importe où, n'importe quand, et permettent de suivre les données en continu et de révéler des tendances en matière de santé. Selon M. Daniele, cela peut aider les médecins à "combler les lacunes" lorsqu'ils établissent un diagnostic ou un pronostic. "Cela donne aux médecins une autre flèche dans le carquois".

Elle vous donne également du pouvoir, à vous, l'être humain moyen, en vous donnant un aperçu de votre corps en temps réel. La surveillance continue fournit une base de référence - et cette base de référence vous est propre - qui révèle les problèmes et vous alerte en cas d'événements indésirables.

Ainsi, Snyder a détecté sa maladie de Lyme avant qu'il ne ressente quoi que ce soit.

"On ne conduit pas une voiture sans tableau de bord", dit-il. "Je dirais que c'est tout aussi fou de se déplacer sans un moniteur de santé".

La recherche montre que les smartwatches avec EKG peuvent diagnostiquer la fibrillation auriculaire (AFib) avec une précision surprenante (et certaines grandes marques ont déjà reçu l'approbation de la FDA pour les fonctionnalités AFib), et elles pourraient un jour s'avérer utiles pour signaler les crises cardiaques également.

Snyder et son équipe ont mis au point une application qui s'associe à une smartwatch pour détecter l'infection et la maladie.

"Nous pouvons maintenant dire si vous avez le COVID dans 80% des cas avant l'apparition des symptômes", dit-il. "La médiane est de 3 jours avant l'apparition des symptômes".

Il espère mettre cette technologie à l'échelle dans les 5 ans, en la rendant accessible à chaque personne. "3,8 milliards de personnes ont un smartphone", dit-il. "Tout ce que vous avez à faire est de le coupler avec une smartwatch, et vous avez un moniteur de santé pour 3,8 milliards de personnes."

À quoi ressembleront les futurs wearables ?

Bien sûr, avant que les wearables puissent changer le monde, nous devons être prêts à, vous savez, les porter.

Cela signifie des appareils qui ne crient pas "Hé, j'ai un problème de santé !". La commodité est également essentielle : moins nous aurons à les gérer et à interagir avec eux, mieux ce sera. Nous ressentons déjà ces limites aujourd'hui.

"Je possède une montre Apple, mais le nombre total d'heures par semaine où je la porte ne dépasse pas 20", explique Alper Bozkurt, PhD, professeur d'ingénierie électrique et informatique à NC State. "L'une des raisons est que je dois continuer à la recharger, et je l'oublie toujours sur le chargeur. J'arrive à mon bureau et je me dis : "Oh là là, j'ai oublié ma montre".

Les futurs wearables seront "à porter et à oublier", affirme Bozkurt. Il suffira de les mettre et ils passeront inaperçus, sans qu'il soit nécessaire de les recharger ou même d'y penser.

Ce que nous verrons :

Des bijoux intelligents

Nous avons déjà des montres et des bagues électroniques, et d'autres bijoux intelligents (comme les boucles d'oreilles) vont arriver. Mais pour ce qui est de l'adoption par les consommateurs, ce sont les montres et les bracelets qui semblent avoir le plus d'attrait. Et compte tenu de leur popularité - près de 200 millions d'unités expédiées en 2021, selon le cabinet de recherche et de conseil en technologie Gartner - les lancements annuels de "nouveaux modèles" sont encore plus judicieux sur le plan marketing.

Toutefois, avec les progrès de l'électronique souple, les dispositifs portés au poignet pourraient devenir plus fins et ressembler un jour à un morceau de ruban adhésif enroulé autour du poignet, selon M. Daniele.

Vêtements

Les vêtements sont généralement utiles pour appliquer l'électronique et les capteurs sur de plus grandes surfaces du corps, explique Jesse Jur, PhD, directeur de la technologie des écosystèmes chez Advanced Functional Fabrics of America. Par exemple, "un triangle d'Einthoven qui permet d'obtenir clairement un signal d'électrocardiogramme", explique-t-il, en faisant référence à l'emplacement standard des électrodes sur le corps pour un électrocardiogramme.

Pourtant, la surveillance peut être limitée pour une raison humaine très élémentaire, selon M. Jur : Nous changeons de vêtements.

De nombreuses entreprises se concentrent sur les vêtements de sport. Athos propose des vêtements intelligents qui détectent l'activité musculaire pendant une séance d'entraînement. Sensoria Health propose des vêtements supérieurs qui mesurent la fréquence cardiaque et des chaussettes qui mesurent la démarche et la frappe du pied.

D'autres applications peuvent passer du consommateur à l'utilisation clinique. L'entreprise montréalaise Hexoskin vend des chemises qui surveillent la fréquence cardiaque et la santé respiratoire. La société californienne Biotricity propose une ceinture thoracique équipée de son système de surveillance cardiaque approuvé par la FDA pour les patients cardiaques, et la société émergente Nanowear propose un harnais approuvé par la FDA qui capte plus de 85 biomarqueurs en temps réel.

Les vêtements intelligents d'aujourd'hui ont tendance à inclure des éléments amovibles (microcontrôleur, batterie), mais à mesure que le domaine progresse, ces éléments pourraient un jour être intégrés au vêtement, selon M. Jur. Ils seront également lavables.

L'article de vêtement dépend de ce que vous voulez mesurer. Mais la compression est indispensable pour récupérer les informations à l'intérieur du corps. Parmi les possibilités, citons les chemises, les shorts, les sous-vêtements, les soutiens-gorge, les bandeaux, les casquettes et les manchettes, explique M. Jur, qui est également responsable de la recherche sur les textiles nano-extensibles au Wilson College of Textiles de NC State.

Patchs

De nombreux experts parient non pas sur les montres ou les vêtements, mais sur une nouvelle catégorie d'objets à porter qui adhèrent à la peau comme un autocollant, un pansement ou un tatouage temporaire. Bien que les patchs ne soient pas encore largement acceptés, ils promettent une plus grande flexibilité technique dans la façon dont le capteur ou l'interface avec la peau est construit, explique Daniele.

Le plus grand succès à ce jour est sans doute le glucomètre continu - comme le Freestyle Libre d'Abbott et le Dexcom G6 - qui peut être porté pendant 10 à 14 jours, mesurant la glycémie toutes les quelques minutes et transmettant les informations sans fil à votre téléphone portable. Généralement portés sur le ventre ou à l'arrière du bras, ils fonctionnent grâce à un minuscule capteur inséré sous la peau pour mesurer le taux de glucose dans le liquide interstitiel, c'est-à-dire le liquide situé dans l'espace entre les cellules.

Un autre fluide qui pourrait s'avérer utile : la sueur. Les chercheurs sont déjà capables de mesurer les niveaux de glucose et d'acide lactique dans la sueur, et des efforts sont en cours pour découvrir ce qui pourrait être utile dans la sueur.

Que feront les Wearables du futur ?

Le potentiel des nouvelles applications mondiales en matière de santé est énorme. Dans certains cas, les wearables peuvent faciliter le suivi de votre santé. Remplacez un stéthoscope par un patch thoracique, par exemple, ou un moniteur Holter encombrant par une chemise confortable. Vous avez besoin d'un examen de laboratoire ? Oubliez l'aiguille et mettez un capteur de sueur ou de liquide interstitiel à la place.

D'autres domaines font l'objet de recherches :

Des capteurs doux, semblables à la peau. John Rogers, PhD, professeur de science et d'ingénierie des matériaux, d'ingénierie biomédicale et de chirurgie neurologique à l'université Northwestern, a déjà mis au point un capteur sans fil "très doux, fin et flexible, semblable à la peau". Il est conçu pour que tout le monde puisse en bénéficier, mais il suggère que les bébés prématurés en soins intensifs "pourraient en bénéficier le plus".

Les signes vitaux de ces patients fragiles doivent être surveillés en permanence, ce qui implique un "nid de rats" de fils et de ruban adhésif, explique-t-il. Mais lui et son équipe (par l'intermédiaire de leur startup Sibel Health) ont mis au point des capteurs de surveillance sans fil qui épargnent la chair délicate du bébé et contribuent à assurer un contact peau à peau sain avec la mère.

Comme ces capteurs sont réutilisables et peuvent fonctionner avec des smartphones, ils peuvent être idéaux dans les pays en développement qui n'ont pas les moyens d'acheter des équipements de surveillance coûteux, explique M. Rogers. Des milliers d'entre eux ont déjà été déployés en Zambie, au Ghana, au Kenya, en Inde, au Pakistan et au Mexique.

"Le taux de mortalité des nouveau-nés dans les pays à revenu faible ou intermédiaire reste extrêmement élevé", explique William Macharia, pédiatre à l'université Aga Khan de Nairobi, au Kenya, qui a testé le dispositif sur environ 250 nouveau-nés en soins intensifs. "La plupart des décès surviennent dans les deux premières semaines".

Grâce à ce dispositif, les bébés pourraient être surveillés beaucoup plus tôt, révélant les problèmes plus tôt et espérant sauver des vies, dit-il.

La plateforme - qui a reçu l'autorisation de la FDA pour les soins non critiques chez les patients adultes - pourrait avoir des applications dans tous les services médicaux. Rogers étudie également des utilisations dans le domaine de la santé maternelle, des survivants d'accidents vasculaires cérébraux et des patients atteints de la maladie de Parkinson ou d'Alzheimer. Une version peut dépister l'apnée du sommeil, ce qui permet de faire entrer le laboratoire du sommeil dans votre maison.

Surveillance et diagnostic de la santé mentale. Certains troubles de la santé mentale pourraient être traités plus facilement grâce à des dispositifs portables qui, par exemple, mesurent les hormones de stress. "On constate un intérêt croissant pour la mesure du taux de cortisol chez l'homme", explique Zhenan Bao, professeur d'ingénierie chimique à l'université de Stanford.

Les médecins mesurent déjà le taux de cortisol dans le sang, la salive ou l'urine. Mais un vêtement pourrait être utilisé - par le biais du fluide interstitiel ou de la sueur - pour suivre le cortisol en continu, établir une base de référence et déterminer si le niveau de stress d'un patient s'améliore ou se détériore, explique-t-elle.

En outre, ces informations pourraient être combinées à d'autres mesures des fonctions corporelles, comme la fréquence cardiaque et la conductivité de la peau, afin d'établir un diagnostic et un traitement plus précis, ajoute Mme Bao.

Adhésion au traitement et dosage des médicaments. Selon Jason Heikenfeld, PhD, professeur d'ingénierie électrique à l'université de Cincinnati, la sueur pourrait s'avérer essentielle pour le suivi des médicaments. Non seulement nous serons en mesure de savoir si une personne a pris un médicament, mais les médecins pourront surveiller la vitesse à laquelle chaque personne le métabolise. Cela permettra aux médecins de prescrire des dosages personnalisés, réduisant ainsi les effets secondaires et rendant les médicaments plus efficaces.

"Ça va être l'âge de pierre", dit Heikenfeld à propos de l'époque actuelle. "Nous allons être comme, vous êtes allé dans un magasin et votre grand-mère de 85 ans qui pèse 95 livres, et vous qui avez 32 ans et êtes en surpoids, avez obtenu le même flacon de X qui dit 'prenez-en tant toutes les quatre heures jusqu'à cette dose'. Cela n'a aucun sens."

Et bien d'autres choses encore. Misra et son équipe du centre ASSIST développent des capteurs pour mesurer la qualité de l'air, ce qui pourrait nous permettre de prédire la santé respiratoire. D'autres dispositifs pourraient mesurer l'odeur humaine - les substances volatiles présentes dans l'haleine sont associées au cancer - et révéler si un patient atteint d'un cancer est en rémission, par exemple, explique Mme Misra. Le suivi du comportement des personnes âgées pourrait permettre de détecter des changements dans les capacités de réflexion ou la mémoire.

Les "wearables" deviendront de plus en plus un indicateur de la santé", affirme M. Misra. Si nous pouvons prévoir les conditions ou détecter les maladies à un stade précoce, nous pouvons intervenir plus tôt et obtenir de meilleurs résultats en matière de santé.

À mesure que ces dispositifs seront mieux acceptés, ils passeront des soins de santé au bien-être des consommateurs, améliorant non seulement les résultats médicaux, mais aussi les changements de mode de vie à grande échelle, selon M. Daniele.

"Et puis il y a le ciel bleu", ajoute-t-il. "Si tout le monde porte un appareil qui mesure quelque chose, pouvons-nous commencer à faire des choses comme l'analyse de la santé de la population ?". Ou pourrions-nous arrêter plus stratégiquement la propagation des maladies infectieuses ?

Pourtant, même si les laboratoires débordent de démonstrations, la transition vers la vie réelle soulève des questions : Les gens porteront-ils ces appareils ? Ces appareils fourniront-ils des données de qualité ? Comment ces données se compareront-elles à nos normes actuelles en matière de médecine ?

Mme Misra est optimiste. Elle prédit une évolution sérieuse des wearables dans les contextes cliniques et commerciaux d'ici cinq ans.

Après tout, beaucoup d'entre nous sont déjà habitués à avoir des dispositifs de collecte de données sur eux ou autour d'eux. Ce qui signifie que l'avenir de la santé et de la technologie médicale, à bien des égards, est déjà là, à votre poignet... et n'attend qu'une mise à niveau.