Évidemment, c'était absurde. C'est ainsi que la chimiste analytique Perdita Barran a réagi lorsqu'un collègue lui a parlé d'une Écossaise qui prétendait sentir la maladie de Parkinson.
« Il sent probablement simplement les personnes âgées, reconnaît les symptômes de la maladie de Parkinson et fait une association », se souvient avoir pensé Barran.
La femme, une infirmière à la retraite de 74 ans nommée Joy Milne, avait approché le collègue de Barran, Tilo Kunath, neuroscientifique à l'Université d'Édimbourg, en 2012 lors d'un événement où il prenait la parole.
Milne a confié à Kunath qu'elle avait découvert son don après avoir remarqué que son mari, Les, avait développé une nouvelle odeur musquée des années auparavant. On lui a ensuite diagnostiqué la maladie de Parkinson, une maladie neurodégénérative progressive caractérisée par des tremblements et d'autres symptômes moteurs.
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C'est en assistant à une réunion de groupe pour les patients atteints de la maladie de Parkinson dans sa ville natale de Perth, en Écosse, que Milne a fait le lien : tous les patients avaient la même odeur musquée.
« Nous avons donc décidé de voir s'il avait raison », explique Barran, qui était à l'Université d'Édimbourg à l'époque mais qui est maintenant à l'Université de Manchester.
Il s'est avéré que Milne n'était pas du genre à perdre son temps. Kunath, Barran et leurs collègues lui ont demandé de sentir douze t-shirts, dont six avaient été récemment portés par des patients atteints de la maladie de Parkinson, ainsi que six par des personnes non atteintes.
Elle a correctement identifié les six patients. Elle a même identifié une autre personne chez qui la maladie de Parkinson a été diagnostiquée moins d'un an plus tard.
« C'était incroyable », raconte Barran. « Elle a diagnostiqué la maladie à l'avance, comme elle l'avait fait pour son mari. »
En 2015, la nouvelle de ses capacités étonnantes a fait la une des journaux du monde entier.
L'odeur des maladies
L'histoire de Milne n'est pas aussi farfelue qu'il y paraît. Le corps humain dégage une grande variété d'odeurs. Une nouvelle odeur peut indiquer un changement ou un problème corporel.
Aujourd'hui, les scientifiques travaillent sur des techniques permettant de détecter systématiquement des biomarqueurs olfactifs qui pourraient accélérer le diagnostic d'un large éventail de maladies, de la maladie de Parkinson aux lésions cérébrales en passant par le cancer. La clé de leur détection pourrait se trouver sous notre nez.
« Je trouve fou que des gens meurent et que nous leur piquions les fesses avec des aiguilles pour savoir s'ils ont un cancer de la prostate, alors que le signal est déjà là et détectable par les chiens », explique Andreas Mershin, physicien et cofondateur de RealNose.ai, une entreprise qui développe un nez robotisé pour diagnostiquer les maladies en fonction de l'odorat.
Cette technologie est nécessaire car relativement peu de personnes ont un odorat suffisamment développé pour détecter ces substances biochimiques révélatrices qui apparaissent aux premiers stades d'une maladie.
Il s'avère que Joy Milne fait partie de ces rares individus. Elle est atteinte d'hyperosmie héréditaire, un trait qui lui confère un odorat beaucoup plus sensible que celui de la moyenne des humains ; autrement dit, elle possède un odorat surdéveloppé.
Certaines maladies dégagent une odeur si particulière que la plupart des humains peuvent les sentir.
L'haleine ou la peau des personnes diabétiques en période d'hypoglycémie, par exemple, peut avoir une odeur fruitée ou de « pomme pourrie » en raison de l'accumulation dans le sang de substances acides à l'odeur fruitée, appelées cétones. Ces substances sont produites lorsque l'organisme métabolise les graisses au lieu du glucose.
Les personnes atteintes d'une maladie du foie peuvent avoir une odeur de moisi ou de soufre dans leur haleine ou leur urine, tandis que si votre haleine sent l'ammoniac, le poisson ou l'urine, cela pourrait être un signe de maladie rénale.
Certaines maladies infectieuses dégagent également des odeurs caractéristiques. Des selles odorantes pourraient être le signe d'une infection au choléra ou à la bactérie Clostridioides difficile , une cause fréquente de diarrhée.
Une étude a toutefois révélé qu'un groupe d'infirmières hospitalières, malchanceuses, n'était pas en mesure de diagnostiquer précisément les patients en reniflant leurs excréments.
La tuberculose, en revanche, peut donner une mauvaise haleine, comme de la bière éventée, et une odeur de carton brun humide et de saumure à la peau.
Cependant, la détection d'autres maladies nécessite un type particulier d'odorat.
Les chiens, par exemple, ont un odorat jusqu'à 100 000 fois plus développé que le nôtre. Des scientifiques ont entraîné des chiens à détecter les cancers du poumon, du sein, des ovaires, de la vessie et de la prostate chez l'homme.
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Dans une étude sur le cancer de la prostate, par exemple, des chiens ont pu détecter la maladie dans des échantillons d'urine avec un taux de réussite de 99 %. Des chiens ont également été entraînés à détecter les premiers signes de la maladie de Parkinson, du diabète, des crises imminentes et du paludisme, uniquement par l'odorat.
Mais tous les chiens n'ont pas les qualités nécessaires pour devenir des détecteurs de maladies, et il faut du temps pour former ceux qui en sont capables.
Certains scientifiques affirment que nous pouvons reproduire les étonnantes capacités olfactives des chiens et des personnes comme Milne dans un laboratoire, et peut-être offrir la possibilité de fabriquer un simple écouvillon qui pourrait être envoyé pour analyse.
Barran, par exemple, utilise la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse pour analyser le sébum (une substance grasse produite dans la peau humaine) des patients atteints de la maladie de Parkinson.
La chromatographie en phase gazeuse sépare les composés et la spectrométrie de masse les pèse, permettant de déterminer la nature précise des molécules présentes.
Les industries de l'alimentation, des boissons et du parfum utilisent déjà régulièrement cette forme d'analyse des odeurs.
Tests rapides
Parmi les quelque 25 000 composés que l'on trouve couramment dans la peau humaine, environ 3 000 sont régulés différemment chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson, note Barran.
« Nous sommes désormais en mesure de réduire ce nombre à environ 30, qui sont en fait systématiquement différents chez toutes les personnes atteintes de la maladie de Parkinson », dit-il.
De nombreux composés sont des lipides, ou des graisses, et des acides gras à longue chaîne, dit-il.
Par exemple, une étude antérieure s'est concentrée sur trois molécules lipidiques liées à l'odeur provoquée par la maladie : l'acide hippurique, l'eicosane et l'octadécanal. Cela est logique, car des études antérieures suggèrent qu'un métabolisme lipidique anormal est une caractéristique de la maladie de Parkinson.
« Ce que nous avons découvert, c'est que la capacité des cellules à transporter les acides gras à longue chaîne dans les mitochondries est altérée [chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson] », explique Barran.
« Nous savons donc qu'il y a davantage de ces lipides qui circulent dans le corps, et certains d'entre eux sont excrétés par la peau, et c'est ce que nous avons mesuré. »
L'équipe développe actuellement un test cutané simple permettant de détecter la maladie de Parkinson à un stade précoce. Actuellement, les médecins généralistes orientent généralement les personnes présentant des symptômes de type tremblement vers un neurologue, qui peut ensuite établir le diagnostic. Cependant, cela peut prendre des années.
« Ce que nous voulons, c'est avoir un test très rapide et non invasif qui nous permette de classer efficacement les patients afin qu'ils puissent consulter un neurologue qui puisse les évaluer et leur dire « oui » ou « non » », explique Barran.
Le rôle des molécules
Mais pourquoi les maladies affectent-elles les odeurs corporelles ? La raison est due à un groupe de molécules appelées composés organiques volatils (COV).
Pour rester en vie, notre corps doit continuellement convertir les aliments et les boissons en énergie. Cela se fait par une série de réactions chimiques qui se produisent dans les mitochondries, ces minuscules structures de nos cellules qui transforment les sucres des aliments en énergie utilisable par notre corps.
Ces réactions chimiques produisent des molécules appelées métabolites, dont certaines sont volatiles, ce qui signifie qu'elles s'évaporent facilement à température ambiante et sont donc détectables par l'odorat. Les COV sont ensuite excrétés par l'organisme.
En 2016, ils ont publié une étude révélant que les lésions cérébrales traumatiques chez les souris produisent une odeur distinctive et que d'autres souris peuvent être entraînées à la détecter.
Dans une nouvelle étude, bientôt publiée, Kimball a observé la présence de cétones spécifiques dans l'urine humaine au cours des premières heures suivant une commotion cérébrale. La raison pour laquelle ces odeurs sont libérées après de telles blessures reste obscure, mais une théorie suggère que le cerveau libère des COV comme sous-produit de sa réparation.
« Le type de cétones que nous avons observé suggère que cela a quelque chose à voir avec la tentative de fournir plus d'énergie au cerveau pour combattre la blessure, ou au moins favoriser la récupération », explique Kimball.
Il y a de bonnes raisons de le penser. Des études ont montré que les cétones peuvent servir de sources d'énergie alternatives après une lésion cérébrale et sont censées avoir des propriétés neuroprotectrices.
L'odeur corporelle peut également révéler la présence du paludisme. En 2018, des scientifiques ont découvert que les enfants infectés dégagent une odeur caractéristique par la peau, ce qui les rend particulièrement attractifs pour les moustiques.
En étudiant des échantillons provenant de 56 enfants de l'ouest du Kenya, l'équipe a identifié une odeur « fruitée et herbacée » qui semblait irrésistible pour les insectes volants et piqueurs.
Une analyse plus approfondie de ces échantillons a révélé la présence de produits chimiques appelés aldéhydes, en particulier l'heptanal, l'octanal et le nonanal, qui sont responsables de cette odeur unique.
Ces recherches pourraient servir à développer un nouveau test de dépistage du paludisme. Pour l'instant, les scientifiques espèrent reproduire l'odeur et l'utiliser comme appât pour piéger les moustiques et les éloigner des communautés et des villages.
Et Mershin, un ancien chercheur scientifique du MIT qui travaille désormais chez RealNose.ai, dit que lui et son équipe espèrent développer un appareil de détection d'odeurs capable d'identifier le cancer de la prostate, une maladie qui tue un homme sur 44.
« L'entreprise est née de près de 19 années de recherche au MIT, où la Darpa [Agence des projets de recherche avancée de défense] m'a demandé de dépasser la limite de détection des capacités olfactives des chiens », explique Mershin.
« En gros, ils nous ont demandé de créer des biocyborgs . »
Appareil
Le dispositif actuellement développé par RealNose.ai intègre de véritables récepteurs olfactifs humains, cultivés en laboratoire à partir de cellules souches, finement réglés pour détecter la multitude de molécules olfactives associées au cancer de la prostate. L'apprentissage automatique, une forme d'intelligence artificielle, analyse ensuite les schémas d'activation des récepteurs.
« Il ne suffit pas de connaître les composants d'un échantillon », explique Mershin. « Les ingrédients d'un gâteau nous en disent peu sur son goût ou son odeur. Cela doit se produire après que vos capteurs interagissent avec ces composés volatils et que votre cerveau traite cette information et la transforme en expérience perceptive. »
« Nous recherchons des modèles d'activation sensorielle qui sont plus proches de ce que fait l'esprit, le cerveau », explique Mershin.
Joy, pour sa part, travaille désormais aux côtés de Barran dans son équipe de recherche, l'aidant à développer un test de diagnostic pour la maladie de Parkinson et d'autres maladies.
« Nous ne l'utilisons plus beaucoup pour la détection des odeurs », explique Barran. « Il peut analyser au maximum 10 échantillons par jour, et c'est assez épuisant émotionnellement. Il a 75 ans, il est donc très précieux. »
Cependant, si la technique de Barran pouvait reproduire la capacité de Joy et détecter la maladie de Parkinson à ses débuts, ce serait un grand héritage pour Joy et Les.
« Ce que je trouve remarquable, c'est que Joy et Les avaient tous deux une formation médicale, ils savaient donc que cette observation était importante », explique Barran.
« Mais je pense que la morale de cette histoire est que chacun devrait se sentir habilité à prendre soin de sa propre santé ou de celle de ses amis ou de sa famille, à faire des observations et à agir s'il pense que quelque chose ne va pas. »
*Cet article a été initialement publié sur BBC Future.
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