Le capteur de cortisol utilise la sueur pour surveiller un biomarqueur de l’épuisement professionnel

Source : Vilmos Varga/Shutterstock

Il y a bien longtemps, par une chaude journée d’été, je m’entraînais à Central Park avec beaucoup d’autres New-Yorkais en sueur lorsque les mots « sueur et biologie du bonheur » me sont venus à l’esprit ; bien que couverts de sueur, les joggeurs et les cyclistes qui faisaient du cardio en cette journée ensoleillée semblaient heureux. Ces six mots sont devenus le sous-titre de The Athlete’s Way : Sweat and the Biology of Bliss.

Dans mon esprit, l’imagerie de cette phrase montre que même si les substances neurochimiques induites par l’exercice (par exemple, les endorphines, les endocannabinoïdes) associées au « runner’s high » ne sont pas visibles, ces molécules de bien-être sont représentées extérieurement par les perles de transpiration qui se forment sur la peau d’une personne lors d’un entraînement vigoureux. « Tout ce que j’imagine maintenant quand je vois des gens transpirer, c’est la joie de vivre qui rayonne d’eux sous la forme de substances neurochimiques pompant à l’intérieur de leur cerveau et symbolisées par la sueur qui coule de leur peau », ai-je résumé dans mon premier livre.

Bien sûr, la sueur induite par l’exercice que nous ressentons lors d’une séance d’entraînement exubérante est différente du type de sueur auquel les publicitaires font référence avec des slogans tels que« Ne les laissez jamais vous voir transpirer« .

Ce slogan publicitaire pour les anti-transpirants fait référence au type de sueur que l’on ressent lorsqu’on est nerveux et stressé. Au-delà des idées préconçues que l’on peut avoir sur la«  sueur dustress  » et la « sueur de l’effort », des recherches factuelles suggèrent que ces différents types de sueur contiennent des biomarqueurs spécifiques (en quantités infimes) qui peuvent être utilisés pour évaluer l’état psychophysiologique d’une personne en train de transpirer.

Il est intéressant de noter que de nouvelles recherches montrent que la sueur induite par le stress contient des quantités mesurables de cortisol, qui peuvent désormais être contrôlées à l’aide d’un patch cutané portable appelé EG-FET (transistor à effet de champ étendu). Ce « patch intelligent » de pointe est doté d’un capteur miniaturisé qui mesure les concentrations de cortisol dans la sueur humaine tout au long de la journée et peut détecter les signes d’épuisement professionnel grâce à ce biomarqueur. Ce patch de sueur portable doté d’un capteur de cortisol est encore en phase de développement et n’est pas encore disponible à l’achat ou à l’usage clinique.

Fig. 1 : Rythme circadien du cortisol et principe de détection de la configuration EG-FET pour sa mesure dans un patch portable.

Source : Sheibani et al : Sheibani et al, 2021/Matériel de communication (CC BY 4.0)

L’EG-FET a été récemment mis au point par une équipe d’ingénieurs suisses du Nanoelectronic Devices Laboratory(Nanolab) de l’École polytechnique fédérale de Lausanne, en collaboration avec Xsensio, connu pour sa technologie « lab-on-skin » (laboratoire sur la peau). Un article scientifique(Sheibani et al., 2021) annonçant cette invention, « EG-FET for Sensing Cortisol Stress Hormone« , a été publié le 19 janvier dans la revue à accès libre Communications Materials.

« Le dispositif [EG-EFT] présente des caractéristiques expérimentales prometteuses pour la surveillance en temps réel du rythme circadien du cortisol dans la sueur humaine », écrivent les auteurs dans l’introduction de leur article. « Ce dispositif peut être placé directement sur la peau d’un patient et peut mesurer en continu la concentration de cortisol, le principal biomarqueur du stress, dans la sueur du patient.

Une épée à double tranchant : le cortisol est utile en cas de stress à court terme, mais nuisible en cas de détresse à long terme

Ce glucocorticoïde est produit par les glandes surrénales et libéré en réponse à la fois à l ‘eustress (stress « sain ») et à la détresse potentiellement nuisible.

« Lorsque nous nous trouvons dans une situation stressante, qu’il s’agisse d’un danger de mort ou d’une situation banale, le cortisol est l’hormone qui prend le dessus. Elle ordonne à notre organisme de diriger l’énergie nécessaire vers le cerveau, les muscles et le cœur », expliquent les auteurs dans un communiqué de presse. « Le cortisol peut être sécrété de manière impulsive – vous vous sentez bien et soudainement quelque chose se produit qui vous met en situation de stress, et votre corps commence à produire plus d’hormone », a ajouté l’auteur principal Adrian Ionescu, directeur du Nanolab de l’EPFL.

Dans l’optique de l’évaluation des défis et des menaces, l’eustress tend à impliquer des obstacles stimulants (mais réalisables) qui peuvent être éprouvants pour les nerfs mais qui ne déclenchent pas d’anxiété paralysante ou d’inquiétude chronique. Par exemple, s’entraîner dur pour son premier marathon et se réveiller le jour de la course avec des papillons dans l’estomac tout en se préparant à saisir la balle au bond est un exemple d’eustress à court terme.

Chaque fois que vous avez besoin d’un coup de pouce pour vous mettre en route, le cortisol est votre allié. Le cortisol peut fournir un coup de pouce psychophysiologique qui permet de rester motivé et concentré lors de défis générateurs d’eustress. Cela dit, des niveaux élevés et persistants de cortisol causés par une détresse chronique sont toxiques. (Voir Cortisol : pourquoi l' »hormone du stress » est l’ennemi public n° 1).

Chez les personnes en bonne santé qui ne sont pas perpétuellement stressées ou en burn-out, les niveaux de cortisol ont tendance à augmenter et à diminuer en même temps que les rythmes circadiens quotidiens sur 24 heures. Dans l’idéal, les concentrations de cortisol ne sont pas constamment élevées ou basses, mais fluctuent de manière à être influencées par les cycles circadiens et le lever/coucher du soleil. Par exemple, chez les adultes en bonne santé, les niveaux de cortisol atteignent généralement leur maximum entre 6 et 8 heures du matin, lorsque le soleil se lève, et leur minimum vers minuit.(Chan & Debono, 2010)

Cela dit, comme la libération de cortisol est modulée par l’axe HPA, des périodes prolongées de détresse malsaine peuvent perturber le flux et le reflux naturels des niveaux de cortisol médiés par le rythme circadien. « Bien que l’activation à court terme de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien soit adaptative et nécessaire à la vie quotidienne, des niveaux de cortisol élevés ou faibles, ainsi que des rythmes circadiens perturbés, sont impliqués dans des troubles physiques et psychologiques », expliquent Sheibani et al.

« Chez les personnes souffrant de maladies liées au stress, ce rythme circadien est complètement perturbé », note M. Ionescu. « Et si le corps produit trop ou pas assez de cortisol, cela peut gravement nuire à la santé de l’individu, pouvant conduire à l’obésité, aux maladies cardiovasculaires, à la dépression ou à l’épuisement professionnel ».

Selon les chercheurs, le dispositif EG-FET est le premier capteur portable capable de surveiller les niveaux de cortisol tout au long du cycle circadien. « C’est le principal avantage et la caractéristique innovante de notre dispositif. Comme il peut être porté, les scientifiques peuvent recueillir des données quantitatives et objectives sur certaines maladies liées au stress », conclut M. Ionescu. « Et ils peuvent le faire de manière non invasive, précise et instantanée sur toute la gamme des concentrations de cortisol dans la sueur humaine ».

Image de la figure 1 par Sheibani et al, 2021/CommunicationsMaterials (open access) Creative Commons Attribution 4.0 International License.