Comment déterminer l'âge biologique et la résistance au stress à l'aide de l'analyse de la sueur

L'âge chronologique en dit peu sur l'état réel du corps: deux personnes du même âge peuvent différer radicalement en termes d'endurance, de risques et de réponse au traitement. Une équipe de l'ETH Zurich, de l'Empa, de Caltech et de l'hôpital universitaire de Bâle lance le projet AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT). Les scientifiques souhaitent apprendre à évaluer précisément et facilement l'âge biologique et la « résilience » (résistance au stress et à la fatigue) à partir des molécules présentes dans la sueur, collectées en continu par des capteurs portables. L'idée est de transformer des panels de laboratoire complexes en une « horloge de l'âge » pratique sur la peau afin de personnaliser les décisions médicales et de réduire les effets secondaires des traitements. Le projet est financé par le Fonds national suisse (FNS).

Contexte de l'étude

L'âge calendaire (chronologique) est un mauvais indicateur de l'état réel de l'organisme: endurance, vulnérabilité aux maladies et tolérance aux traitements. C'est pourquoi les « horloges » biologiques de l'âge se sont rapidement développées ces dernières années. Cependant, nombre d'entre elles reposent sur des analyses de laboratoire coûteuses (sang, « omiques »), donnent des résultats épisodiques et n'ont pas toujours démontré leur valeur ajoutée clinique. Dans ce contexte, le projet AGE RESIST (ETH Zurich, Empa, Caltech, Hôpital universitaire de Bâle) propose une approche différente: rechercher de nouveaux biomarqueurs dans la sueur et les lire en continu à l'aide de capteurs portables afin d'évaluer non seulement l'âge, mais aussi la résilience (résistance au stress et taux de récupération). Cette approche « horloge » est conçue comme un outil de personnalisation thérapeutique: elle permet d'adapter l'intensité des interventions à l'état physique réel du patient et de réduire ainsi les effets secondaires. Le projet est financé par le Fonds national suisse (FNS).

Pourquoi transpirer? La transpiration offre une perspective pratique sur la physiologie: électrolytes, métabolites, marqueurs de stress et d’inflammation mesurables sans aiguille et en temps réel. Les plateformes d’interface cutanée ont connu des avancées considérables ces dernières années, avec des patchs électrochimiques flexibles, des collecteurs microfluidiques et des capteurs multi-heures capables de suivre la dynamique des analytes, et pas seulement les valeurs statiques. Ceci est important pour la résilience: ce ne sont pas tant les concentrations absolues qui sont prédites, mais le profil de réponse à la chaleur/charge et la forme de la « courbe de récupération » en conjonction avec la fréquence cardiaque, la respiration et la température corporelle.

Chez AGE RESIST, cette idée est mise en pratique: l’équipe développe un capteur de transpiration portable, teste des prototypes en chambre climatique et combine des signaux moléculaires avec la physiologie (fréquence cardiaque, fréquence respiratoire, température corporelle, etc.) pour former un modèle âge+résilience. Le projet est dirigé par Noé Brasier (ETH Zurich); du côté de l’Empa, Simon Annaheim est responsable du département de sensorialité. Le résultat attendu est une « échelle d’âge » pratique pour la clinique, permettant de planifier le traitement et la réadaptation en fonction de l’âge physiologique plutôt que de l’âge légal.

Le contexte dépasse le cadre d'un seul projet: les « horloges » classiques – épigénétiques, transcriptomiques, protéomiques – se développent rapidement, mais en 2024-2025, leurs limites et leur « recalibrage » (dépendance à la composition des cellules sanguines, reconfiguration des modèles pour différentes populations, portabilité en clinique) font l'objet de discussions actives. L'idée d'« horloges transpirantes/portables », proposée pour la première fois de manière systématique dans le programme universitaire en 2023, comble simplement le fossé entre les biomarqueurs de laboratoire et la surveillance quotidienne: elle vise à saisir la dynamique du vieillissement – la capacité du système à réagir à un défi et à se rétablir.

Comment cela fonctionnera

Les chercheurs développent un capteur de transpiration portable qui lit simultanément de nouveaux biomarqueurs moléculaires et les associe à des paramètres physiologiques (fréquence cardiaque, fréquence respiratoire, température corporelle, etc.). Selon Simon Annaheim, du laboratoire Membranes et textiles biomimétiques (Empa), la précision des capteurs cutanés permet d'obtenir des données continues et fiables sur l'état du corps. L'équipe teste des prototypes dans une chambre climatique où la chaleur et la charge peuvent être dosées. À partir de ces flux de données, un algorithme mécanique sera formé pour relier la capacité à supporter la charge et à récupérer à l'âge biologique et à la résilience.

Qui est derrière le projet et qu'est-ce que cela va changer?

L'initiateur est le Dr Noé Brazier (ETH Zurich, Institut de médecine translationnelle); le projet implique des spécialistes cliniques, sensoriels et matériels de l'ETH, de l'Empa, de Caltech et des hôpitaux de Bâle. Si la « montre » démontre une reproductibilité et une valeur prédictive, elle pourra être utilisée pour sélectionner l'intensité du traitement et de la réadaptation en fonction de l'âge « physiologique », plutôt que d'un passeport – de l'oncologie et de la cardiologie à l'orthopédie et à la gériatrie. Idéalement, cela permettrait de réduire le surtraitement, les effets secondaires et les occasions manquées d'interventions opportunes.

Recrutement de bénévoles: ce que les participants vivront

Le recrutement pour une étude pilote est actuellement en cours. L'étude recherche des hommes et des femmes prêts à effectuer environ une heure d'exercice, âgés de 44 à 54 ans ou de 60 à 70 ans, avec un IMC < 30 et parlant couramment l'allemand ou l'anglais. La participation comprendra: une évaluation de la condition physique (spiroergométrie), une évaluation de l'âge biologique, les résultats des analyses sanguines et une indemnité de 200 CHF (frais de déplacement inclus). Le site de l'étude est l'Empa, à Saint-Gall. La procédure comprend trois visites (environ 6 heures au total): un dépistage; la visite principale avec des exercices de cyclisme à échauffement doux et des pauses (la sudation est prélevée, tandis que les paramètres sont enregistrés à l'aide de capteurs non invasifs); une dernière courte visite pour vérifier le retrait de la capsule du capteur permettant de surveiller la température du « noyau ». Les données sont confidentielles; aucun bénéfice médical n'est promis aux participants.

Pourquoi transpirer?

La sueur est une « fenêtre » sur le métabolisme: elle contient des électrolytes, des métabolites, des marqueurs d'inflammation et de stress, qui peuvent être mesurés en continu et sans aiguille. Contrairement aux analyses sanguines épisodiques, la sueur issue de capteurs portables fournit des données dynamiques: comment le corps réagit à un stimulus (chaleur, charge) et à quelle vitesse il récupère. Pour un « suivi de l'âge », ce n'est pas seulement le nombre de molécules à la fois qui est important, mais aussi le profil de réponse: l'amplitude, la vitesse et la forme de la courbe de récupération. Associé à la fréquence cardiaque, à la respiration et à la température corporelle, cela constitue un « portrait » numérique de la résilience, la clé d'un traitement personnalisé.

Qu’est-ce qui est mesuré exactement et comment est-ce interprété?

Dans le pilote, l’équipe compare:

• Molécules dans la sueur: un nouvel ensemble de biomarqueurs candidats de l'âge biologique et de la réponse au stress.
• Physiologie: Fréquence cardiaque, respiration, température centrale (via capsule sensorielle avalée), paramètres cutanés.
• Endurance et « résistance à la chaleur »: cyclisme et récupération sous contrôle thermique.
  Les données sont ensuite regroupées dans un modèle de résistance à l'âge, validé pour toutes les tranches d'âge et répétitions. L'objectif est de créer un outil à valeur ajoutée clinique, facile à utiliser et à comprendre pour les cliniciens.

Où cela peut être utile demain

• Planification des interventions. Évaluer l'âge « physiologique » et la réserve avant une intervention chirurgicale ou des soins intensifs afin de mieux doser le risque.
• Rééducation et médecine du sport. Suivi de la résilience au fil du temps, ajustement des charges et surveillance de la surcharge.
• Gériatrie et maladies chroniques: identifier les « lacunes » en matière de résilience bien avant les événements cliniques et personnaliser le traitement.

En bref - l'essentiel

• AGE RESIST recherche des biomarqueurs de l'âge biologique et de la résilience dans la sueur et entraîne des capteurs portables à les « lire » en continu.
• Le projet est mené par l'ETH Zurich, l'Empa, Caltech et les Cliniques de Bâle, et financé par le FNS. L'objectif est de créer une « horloge » spécifique à l'âge pour la médecine personnalisée.
• Dans le pilote - 3 visites, charge cyclée à chaleur douce, capsule sensorielle pour la température corporelle, compensation 200 CHF.

Source: page de l'Empa sur le projet AGE RESIST.