Nouvelles

Sep 10, 2023

Une main

Rapports scientifiques volume 12,

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 10859 (2022) Citer cet article

2521 accès

1 Citations

4 Altmétrique

Détails des métriques

L'analyse des selles offre une surveillance simple et non invasive pour de nombreuses maladies gastro-intestinales (GI) et un accès au microbiome intestinal, mais le respect des protocoles d'échantillonnage des selles reste un défi majeur en raison de l'aversion répandue pour la manipulation de ses matières fécales. Nous présentons une technologie qui permet la collecte individuelle d'échantillons de selles à partir des eaux usées des toilettes pour les protéines fécales et le dosage moléculaire. Des échantillons de selles humaines et une plate-forme de test de paillasse intégrée à une toilette commerciale ont été utilisés pour démontrer la fiabilité de la collecte d'échantillons sur une large gamme de consistances de selles par séparation solide/liquide suivie d'une érosion par pulvérisation. Les suspensions fécales obtenues ont été utilisées pour effectuer des tests de sang occulte pour le dépistage du cancer gastro-intestinal et pour l'analyse de l'ARNr 16S du microbiome. En utilisant des kits de test de sang occulte à domicile, nous avons trouvé une concordance globale de 90 % avec l'échantillonnage standard, une sensibilité de 96 % et une spécificité de 86 %. L'analyse du microbiome n'a révélé aucune différence significative dans la diversité des espèces au sein de l'échantillon par rapport à l'échantillonnage standard et la contamination croisée des échantillons était inférieure à la limite de détection du test. En outre, nous rapportons l'utilisation d'un capteur de turbidité analogique pour évaluer en temps réel les selles molles pour le suivi de la diarrhée. La mise en œuvre de cette technologie en milieu résidentiel améliorera la qualité des soins gastro-intestinaux en facilitant une meilleure adhésion à la surveillance de routine des selles.

La surveillance non invasive de la santé individuelle effectuée par des smartphones, des appareils portables et des capteurs domestiques offre les avantages d'une collecte de données objective et plus fréquente, la commodité d'une surveillance à distance et est prometteuse pour l'intégration de ces données dans des évaluations cliniques significatives de la progression de la maladie et de la réponse au traitement1,2. Il existe un intérêt croissant pour la surveillance de la santé à distance en médecine gastro-intestinale (GI) pour des affections largement répandues telles que les maladies GI fonctionnelles, les maladies auto-immunes et le cancer colorectal3,4. On estime que ces conditions affectent jusqu'à 1 personne sur 10 dans le monde et ont un impact significatif sur la qualité de vie, la capacité à travailler, ainsi que sur les coûts des soins de santé5,6,7,8.

Traditionnellement sous-utilisées, les selles sont un échantillon biologique attrayant pour la surveillance à distance des maladies gastro-intestinales car elles peuvent être collectées de manière non invasive et longitudinale. Moins invasive et coûteuse qu'une coloscopie, l'analyse biochimique des selles permet de détecter de nombreuses affections gastro-intestinales aiguës et chroniques telles que le cancer gastro-intestinal9,10, les infections entériques telles que Clostridium difficile11, la réponse au traitement des maladies inflammatoires de l'intestin12,13 et la consommation de gluten par les patients atteints de la maladie cœliaque14. En plus du diagnostic de la maladie, l'accès aux échantillons fécaux couplé à l'analyse moléculaire et au séquençage permet l'analyse du microbiome intestinal et la poursuite d'une nouvelle compréhension de l'étiologie de la maladie et de nouvelles approches thérapeutiques dans un certain nombre de conditions intestinales et extra-intestinales15,16,17,18. L'analyse temporelle des selles pour la composition du microbiote pourrait permettre de discerner l'effet de la physiopathologie des facteurs environnementaux tels que les habitudes alimentaires, les traitements médicamenteux et la motilité intestinale19.

Bien qu'elle soit non invasive et efficace, la mise en œuvre de l'analyse basée sur les selles est très limitée dans la pratique : les patients sont rarement en mesure de produire un échantillon de selles lors de la rencontre clinique20,22,23,24,25,26,27 et un certain nombre d'études menées dans différentes zones géographiques ont révélé une faible adoption et une faible adhésion à la surveillance des maladies gastro-intestinales sur la base d'analyses régulières des selles20,21,22,23,24. Des études explorant les obstacles à la surveillance par tests fécaux ont révélé que les tests sanguins sont préférés aux tests fécaux et suggèrent que seuls les patients atteints d'une maladie active sont susceptibles de se conformer à un test de selles20,25. Les études de surveillance menées lorsque les patients sont stables ont systématiquement trouvé une observance de seulement 30 % pour avoir effectué quatre tests fécaux répétés ou plus21,22,26. Des études d'enquête ont révélé qu'une des principales raisons de la mauvaise observance des tests fécaux répétés était l'évitement/l'oubli27,28 et plus de 60 % des répondants ont déclaré que la raison de la faible acceptabilité des tests fécaux était le dégoût/l'embarras lors de la collecte des selles23,25,29.

Des approches visant à mieux tirer parti des données basées sur les selles et à intégrer l'analyse des selles à l'utilisation systématique des toilettes ont été récemment proposées30,31. Les efforts émergents des universités et des fabricants de toilettes pour la surveillance des excréments à l'intérieur et autour des toilettes se sont concentrés sur l'analyse de l'urine31,32,33,34,35,36,37.

L'accès aux échantillons fécaux est techniquement difficile en raison de la nature extrêmement collante du matériau et de son hétérogénéité38,39. La capture d'image des selles dans la cuvette des toilettes, soit par l'utilisateur40, soit sans intervention de l'utilisateur par une caméra dans le siège des toilettes31, a été proposée pour suivre les caractéristiques d'apparence des selles puisque des disparités importantes ont été signalées entre l'évaluation du patient et les propriétés des selles telles que la consistance, en particulier pour la diarrhée41,42,43. Cependant, il existe d'importants tabous sociaux et des problèmes de confidentialité associés à l'utilisation d'une caméra dans une salle de bain et en particulier dans le siège des toilettes.

Ici, nous rapportons une approche pour isoler les matières fécales humaines juste en aval d'une toilette à chasse d'eau spécialement conçue pour la collecte et l'analyse d'échantillons. Les eaux usées sont utilisées depuis de nombreuses années pour la surveillance basée sur l'analyse moléculaire des maladies infectieuses au niveau communautaire pour la poliomyélite44, et depuis 2020, elles ont été largement utilisées pour la détection du SRAS-CoV-2 afin d'évaluer la prévalence de l'infection au COVID-19 au niveau communautaire45,46,47,48,49,50,51. Dans notre approche, nous avons cherché à améliorer la résolution de l'analyse basée sur les eaux usées au niveau d'une seule toilette et des selles individuelles qui y sont évacuées. Le but de cette technologie est de rendre le processus d'échantillonnage des selles automatique et transparent avec une routine quotidienne pour une meilleure adhésion à un schéma de test qui permet une meilleure gestion de la maladie et de meilleurs résultats.

Ce travail présente une démonstration de preuve de concept de collecte de selles humaines mains libres pour une surveillance continue de la santé. L'approche sépare les selles des eaux usées après la chasse d'eau aux fins d'analyse. Une méthode basée sur l'érosion par pulvérisation tampon est utilisée pour collecter une petite partie des selles pour une analyse biochimique d'une manière qui se prête à l'automatisation et gère les problèmes de contamination croisée. Deux types de données physiologiquement pertinentes, les mesures de sang occulte et l'analyse du microbiome d'ARNr 16S, ont été menées sur des échantillons fécaux obtenus à partir de notre système prototype. L'intégrité analytique des résultats a été évaluée en effectuant une comparaison par paires avec des échantillons de selles échantillonnés de manière conventionnelle. Pour les cas cliniquement pertinents de selles liquides et molles, nous démontrons un capteur de turbidité analogique en ligne avec la capacité de distinguer les selles molles des autres types d'eaux usées pour le suivi de la diarrhée.

Un critère de conception fondamental pour notre approche est d'intégrer de manière transparente l'analyse des selles à l'utilisation de routine des toilettes sans nécessiter aucune action ni changement d'habitude chez les utilisateurs ni engendrer d'inconfort. Ce critère minimise les obstacles à l'adoption et améliore la probabilité d'utilisation à long terme pour la collecte de données longitudinales. Nous avons atteint cet objectif en laissant l'apparence et la fonction de la cuvette des toilettes inchangées, et en opérant dans la plomberie où l'échantillonnage et l'analyse se produisent en dehors de la portée de l'utilisateur, après que l'échantillon ait quitté la cuvette.

Une autre exigence clé est la capacité d'échantillonner les selles d'une manière qui est indépendante de l'utilisateur des toilettes et qui se prête à l'automatisation.

Pour être utile en tant qu'outil de surveillance de la santé, le système doit être capable de détecter toute la gamme clinique de consistances des selles, de la constipation aux selles molles. Un outil de diagnostic médical standard largement utilisé pour classer les selles adultes en fonction de leur apparence physique est la Bristol Stool Form Scale (BSFS)38,39, comprenant 7 types allant de BSFS 1 (morceaux durs séparés, comme des noix) à BSFS 7 (liquides, pas de morceaux solides).

Une toilette à chasse d'eau standard consiste en une cuvette qui élimine les excréments humains en utilisant de l'eau pour la rincer à travers un tuyau de vidange vers un autre endroit pour l'élimination. Un élément essentiel de cette conception est une section en forme de U du tuyau de sortie qui retient l'eau - appelée siphon en P ou siphon en S - qui agit comme un joint et empêche les gaz nocifs de remonter à travers les toilettes dans la salle de bain. Notre conception capte les matières fécales à l'aide d'un dispositif intégré à la plomberie à la sortie des toilettes après le siphon (Fig. 1) pour préserver les propriétés anti-odeurs des toilettes. L'immobilisation réversible de l'ensemble des selles a été obtenue par séparation solide / liquide et a été démontrée en rinçant les selles dans un banc d'essai de paillasse (Fig. 1A – C). L'immobilisation a été obtenue en utilisant une combinaison de forces de transport de flux et d'occlusion par une vanne à vanne V1 (Fig. 1D). Lorsque V1 a été fermé, l'inertie a transporté les déchets solides dans un composant personnalisé imprimé en 3D occlus par V1 ; eau évacuée par la vanne V2 et par la vanne V3 située sur une conduite de dérivation. Les selles étaient immobilisées près de la valve V2 et n'étaient généralement pas en contact avec la valve occlusive V1. La majorité de l'eau s'écoulait par la vanne V3, garantissant que la cuvette était vidée à une vitesse similaire à celle d'une chasse d'eau régulière. Nous avons constaté que les selles étaient immobilisées dans la région proche de la valve V2 et alignées avec le port d'échantillonnage pour 90 % ou plus des tests (Fig. 2A) dans les deux types de toilettes (90 chasses d'eau pour les toilettes à sortie arrière et 40 pour les toilettes à sortie inférieure) ; dans le reste des cas, les selles étaient généralement immobilisées entre la valve V2 et la valve V1. Une fois les selles immobilisées et l'eau évacuée, une image des selles a été collectée à travers un orifice à l'aide d'une caméra d'inspection étanche (endoscope Depstech avec éclairage à 6 LED) (Fig. 2B). De telles images de selles individuelles sont bien adaptées à la détermination précise de la morphologie des selles par apprentissage automatique, comme certains de ces chercheurs l'ont déjà rapporté52.

(A) Une illustration du prototype connecté à une toilette à sortie arrière. (B) Vue rapprochée de la partie inférieure du prototype illustré en (A). (C) Photo du prototype connecté à une toilette à sortie inférieure avec endoscope connecté à un ordinateur portable pour la collecte d'images. (D) Principe de fonctionnement du système comprenant 4 vannes, V1 à V4, et I = orifice d'inspection et de ventilation. 1. La position de la vanne pour un fonctionnement régulier des toilettes, la flèche bleue indique la direction de la chasse d'eau des toilettes à la conduite d'égout. 2. Les selles sont immobilisées dans la zone des selles (rectangle pointillé rouge). 3. Un jet de pulvérisation de tampon érode l'échantillon recueilli par gravité à travers V4. 4. Les selles sont évacuées à l'égout.

(A) Efficacité d'immobilisation mesurée avec des substituts formés et des selles humaines dans les toilettes à sortie arrière et à sortie inférieure. (B) Image in situ de selles humaines immobilisées dans le prototype. (C) Image d'un spécimen fécal extrait érodé par pulvérisation. (D) Efficacité de l'élimination des selles de la région d'immobilisation avec 1 chasse d'eau. (E) Dénombrement bactérien par nombre le plus probable (MPN) pour les échantillons de selles de différentes consistances (type BSFS) pour l'extraction des échantillons et après que les selles ont été retirées et que la procédure de nettoyage en place a été mise en œuvre.

Un spécimen a été extrait à l'aide d'un flux liquide à haute pression pour éroder et dissoudre une partie des selles immobilisées (Fig. 2C). L'échantillon liquide érodé par le tampon a été collecté par gravité à travers une vanne à jambe morte zéro V4 (détails dans la section "Extraction de l'échantillon") (Fig. 1D, étape 3).

Comme dernière étape de l'opération, le reste des selles a été éliminé dans les égouts par une deuxième chasse tandis que l'occlusion de la valve V1 a été retirée et toutes les autres valves ont été fermées. L'élimination a été réalisée en un seul rinçage dans 90 à 100 % des tests (Fig. 2D).

Une préoccupation majeure de l'échantillonnage d'un matériau collant tel que les matières fécales est d'assurer une contamination croisée minimale entre les échantillons. Notre conception comprenait une vanne d'échantillonnage à volume mort nul dans le but d'éliminer le volume stagnant ou les surfaces saillantes. Nous avons également profité de la disponibilité de l'eau du robinet dans les toilettes pour rincer les surfaces. Pour déterminer l'étendue de la contamination d'un échantillon à l'autre lors de l'immobilisation des selles, nous avons mesuré les bactéries coliformes fécales, qui sont naturellement présentes dans les selles.

Les bactéries fécales ont été quantifiées à l'aide d'une méthode du nombre le plus probable (MPN) sur des échantillons provenant d'un dispositif ABS imprimé en 3D. Le test MPN a été effectué sur des échantillons de selles extraites et des échantillons de rinçages à blanc après le rinçage d'élimination des selles. La concentration bactérienne était élevée dans les échantillons d'échantillons, comme prévu (> 104 MPN/mL) (Fig. 2E). L'échantillon recueilli après le rinçage de l'élimination contenait une teneur bactérienne très réduite, de 1 à 3 log de réduction, probablement associée à la "propreté" de l'échantillon retiré. La procédure de nettoyage en place dans cette étude consistait en un deuxième rinçage. Nous avons testé des échantillons de différentes consistances [valeur de BSFS 3 (en forme de saucisse) à BSFS 6 (pâteux)] et pour ces tests, ce rinçage était adéquat pour que le volume extrait se traduise par un contenu bactérien inférieur à la limite de détection du test (3 MPN/mL).

L'échantillonnage standard pour les analyses fécales nécessite qu'une personne insère un bâtonnet rainuré ou une spatule dans plusieurs régions des selles et dilue immédiatement l'échantillon dans un tampon (Fig. 3). Ce processus est difficile à automatiser dans un environnement de plomberie d'eaux usées car il nécessite un nouveau bâton pour chaque mesure afin d'éviter la contamination croisée.

Étude d'échantillonnage de spécimens. Échantillonnage standard : (A) Illustration de la procédure fournie par le fabricant. (B) Distribution des solides humides totaux avec une valeur médiane de 8 mg/mL. (C) Moyenne et écart type des solides totaux des échantillons individuels, n = 3 à 5 pour chaque échantillon. BS2 = Bristol Stool Form Scale 2 indique des selles grumeleuses et dures. Échantillonnage prototype (D) : schématique. (E) Distribution des solides humides totaux collectés à partir du prototype. (F) Solides totaux extraits de spécimens individuels en utilisant un temps de pulvérisation de 5 s à la pression indiquée.

Nous proposons une nouvelle approche d'échantillonnage qui se prête facilement à la mise en œuvre dans la plomberie et l'automatisation et qui est éclairée par les caractéristiques spécifiques des matières fécales. La teneur en eau des matières fécales formées est en moyenne de 75 %53, ce qui est élevé par rapport au matériau pâteux typique. Par exemple, le substitut de soja utilisé dans ces tests a été mesuré à 54 % de teneur en eau, alors que la teneur moyenne en eau des selles liquides en cas de diarrhée est de 88 %54. La forte teneur en eau des selles suggérait que l'ajout d'une petite quantité de liquide était suffisant pour transformer les selles solides en un liquide plus facile à manipuler et moins collant.

L'extraction des échantillons fécaux dans notre conception reposait sur un jet de pulvérisation de tampon pour éroder les selles et sur la collecte de l'échantillon liquéfié par gravité à travers une ouverture à valve. Les avantages de cette approche sont multiples : pas de pièces mécaniques à l'intérieur de la conduite, facilité d'automatisation (de la pulvérisation et de la vanne) et facilité de nettoyage. Nous avons estimé que cette approche donnerait un échantillon adapté à l'analyse biochimique puisque la dilution dans un tampon est la première étape de la plupart des analyses fécales.

Les dosages fécaux nécessitent une petite quantité de selles (~ dixièmes de mg) et tolèrent souvent une plage de valeurs. La teneur totale en solides humides en mg/mL est une mesure de la dilution de la quantité de solides dans le tampon. Les tests moléculaires pour la détection d'agents pathogènes dans les selles recommandent une masse de 50 à 200 mg (voir SI) résultant en 20 à 100 mg / ml de solides humides, tandis que les tests pour des espèces plus abondantes comme le microbiome nécessitent une vague "petite" quantité de selles. Pour déterminer la quantité de selles pour un test au point de service (POC), nous avons mesuré la quantité de solide collectée par le bâtonnet dans un test de sang occulte commercial à domicile (Fig. 3A). La figure 3B montre les résultats de la teneur en solides obtenus à l'aide d'un échantillonnage standard sur 18 selles et illustre une large gamme de valeurs, avec une médiane de 8 mg/mL, une moyenne de 11 mg/mL et un écart type de 12 mg/mL. L'hétérogénéité de la forme des selles (BSFS 2–6 ont été mesurés) explique une partie de cette variabilité ; cependant, la figure 3C montre que des mesures répétées sur les mêmes échantillons de selles ont entraîné une grande variation (CoV entre 0,2 et 0,7). La performance de notre approche d'extraction proposée (Fig. 3D) a été évaluée à l'aide d'une configuration personnalisée avec une pompe à débit réglable et connectée à une buse de précision.

Nous avons exploré la quantité de solide à extraire par érosion par pulvérisation. Les mesures ont été effectuées à plusieurs débits (entre 0,4 et 1,1 L/min, correspondant à des pressions entre 3,6 et 30 psi, selon les spécifications de la buse) et différents temps de pulvérisation (2 s, 5 s, 10 s). Nous avons recueilli des spécimens érodés par pulvérisation dans des flacons et déterminé les solides totaux par séchage comme décrit dans les méthodes.

La figure 3E montre que l'érosion par pulvérisation nous a permis de collecter une large gamme de solides humides de quelques mg/mL à 60 mg/mL, avec l'histogramme montrant une large gamme couvrant entièrement la gamme de l'échantillonnage standard en utilisant différents débits et temps de pulvérisation. Pour garantir que cette approche permettait la collecte de solutions d'échantillons fécaux adéquates à partir de selles dures (BSFS 2), nous avons montré que 10 psi produisaient des valeurs de 2 à 5 mg/mL, comparables à la méthode standard. En augmentant à 30 psi, nous avons obtenu plus de 20 mg/mL de solides. Aucune selle dure BSFS 1 n'était disponible pour cette étude, mais ces données et la capacité d'augmenter la pression suggèrent que l'érosion par pulvérisation peut être réglée pour obtenir des échantillons de toute la gamme de consistance des selles. Pour des selles plus molles, une pression de 3,6 psi était la mieux adaptée pour obtenir une plage de 10 à 20 mg/mL comparable à la concentration médiane de 8 mg/mL obtenue pour un échantillonnage standard (Fig. 3F).

Pour démontrer la faisabilité de mesurer un biomarqueur protéique de la maladie gastro-intestinale à partir d'échantillons de selles obtenus à partir du prototype avec érosion par pulvérisation, nous avons sélectionné le test immunochimique fécal (FIT) bien établi pour mesurer le sang occulte. Le test immunochimique fécal (FIT) pour le sang occulte repose sur la détection de l'hémoglobine humaine et ne nécessite aucune restriction de consommation d'aliments ou de médicaments. Le test FIT présente une bonne sensibilité et une excellente spécificité pour le cancer gastro-intestinal55 et il est recommandé dans le monde entier et par l'American Cancer Society comme dépistage annuel pour les personnes à partir de 45 ans qui présentent un risque régulier de cancer gastro-intestinal9,10,56.

Des selles saines sont négatives pour le sang occulte et peuvent être dopées avec de l'hémoglobine humaine pour obtenir une lecture positive comme cela a été fait dans les tests de compétence de ces kits57. De nombreux kits de test de flux latéral FDA CLIA-waved FIT pour une utilisation à domicile sont disponibles avec une sortie qualitative (positive/négative). Notre étude a évalué les marques Pinnacle et Accutest57. Les deux tests comportent un kit de prélèvement et une cartouche avec une bandelette immunochromatographique pour la lecture (Fig. 4A). Le kit d'échantillonnage est un petit flacon contenant un volume de quelques ml (3 ml pour Pinnacle, 2,5 ml pour Accutest) de tampon, avec un bouchon fixé à un bâtonnet en plastique rainuré pour la collecte des selles. Après avoir inséré le bâtonnet rainuré dans les selles un nombre de fois prescrit (6 fois), l'utilisateur remet le bâtonnet rainuré dans le flacon et agite pour dissoudre les selles dans le tampon. Le flacon du kit a un bouchon plus petit pour distribuer un nombre prescrit de gouttes de solution fécale dans la cartouche. Dans les 5 minutes suivant l'application de la solution, la ligne de contrôle de la cartouche apparaît et, en présence d'hémoglobine (Hb), la couleur de la ligne de test apparaît (Suppl. Fig. S1).

Effet de l'échantillonnage standard et prototype sur le test de sang occulte à domicile. (A) Image du kit à domicile (Pinnacle), comprenant un tube avec tampon, un bouchon à vis et un bâton rainuré pour la collecte d'échantillons et une cartouche pour la lecture des résultats. (B,C) Le taux de positivité (pourcentage de tests positifs) de la marque (B) Pinnacle et de la marque (C) Accutest pour les selles humaines enrichies à différentes concentrations d'hémoglobine (Hb). Flèche noire : limite nominale de détection du test. Les chiffres sur le deuxième axe horizontal sont le nombre de répétitions. (D) La matrice d'accord pour la comparaison par paires sur les mêmes échantillons à une concentration d'Hb supérieure au seuil (10 ng/mg pour la marque Pinnacle, 75 ng/mL pour Accutest).

La limite de détection de l'Hb est fixée par le fabricant et est généralement de 50 ng/mL. La limite de détection de l'Hb exprimée en ng d'Hb par mg de selles est de 6 ng/mg pour Pinnacle et de 50 ng/mg pour Accutest.

Nous avons comparé la sensibilité nominale du kit en testant une plage de concentration de pics d'Hb couvrant une plage au-dessus et jusqu'au seuil nominal. En utilisant du PBS comme tampon pour l'érosion, nous avons obtenu par pulvérisation des échantillons d'érosion avec une teneur en solides humides allant de 5 à 25 mg/mL et avons appliqué un volume équivalent aux gouttes (75 μL) sur la cartouche (Suppl. Fig. S1). La figure 4B montre une courbe de sensibilité pour l'échantillonnage standard avec 100 % de lectures positives (n = 18) à 10 ng/mg Hb, une valeur supérieure au seuil de sensibilité nominal et 4 % (n = 26) positifs pour les échantillons non dopés. La lecture des échantillons de cartouche du prototype était similaire, avec 100 % de lectures positives au-dessus de la limite de détection et 7 % de positives pour les échantillons non dopés. Une étude similaire a été réalisée sur le test Accutest en utilisant une suspension de 100 μL (Fig. 4C) pour renforcer le cas selon lequel l'échantillonnage prototype a atteint la même concentration de détection analytique que l'échantillonnage standard.

Pour déterminer la sensibilité, la spécificité et la concordance totale des résultats des tests obtenus par échantillonnage prototype par rapport à la méthode standard, nous avons effectué une comparaison par paires des méthodes d'échantillonnage sur les mêmes échantillons à une concentration de pic d'Hb fixe. Pour le test Pinnacle, la sensibilité était de 95 %, la spécificité de 83 % et un total de 38 paires sur 43 étaient concordantes (88 %) (Fig. S2). Les paires de tests discordantes étaient principalement dues au fait que l'échantillonnage du prototype était positif alors que la norme était négative. Cela était généralement causé par une grande concentration de solides (60 mg/mL dans deux cas). Pour le test Accutest (Fig. S3), 19 des 20 paires étaient concordantes (95%). Dans l'ensemble, nous avons trouvé une concordance de 90 % avec une sensibilité de 96 % et une spécificité de 86 % (Fig. 4D).

À l'aide du test Pinnacle, nous avons également collecté des données de preuve de concept suggérant l'absence d'impact sur les performances du test par des interférents tels que le papier hygiénique (couvrant les selles pendant l'érosion par pulvérisation) et l'urine (selles baignées dans de l'urine diluée imitant une cuvette de toilette pendant 60 s avant l'érosion). Nous avons mesuré 100 % de concordance avec la vérité (définie comme un résultat positif/négatif pour les selles enrichies/non enrichies respectivement) pour n = 5 tests dans chaque condition pour le papier hygiénique et l'urine.

L'objectif de cette expérience était de démontrer la faisabilité de l'analyse du microbiome sur des échantillons prélevés dans notre système. Des échantillons de selles ont été obtenus et échantillonnés avec une spatule pour un traitement standard. Ensuite, les mêmes selles ont été placées dans la cuvette des toilettes, rincées et des échantillons ont été prélevés par érosion par pulvérisation. L'étude a utilisé 4 selles, S1, S2, S3, S4. Lorsque les selles S4 ont été placées dans la cuvette des toilettes, 500 ml d'urine ont également été ajoutés pendant une minute avant le rinçage pour explorer les effets de contamination possibles de l'urine, nous désignons ainsi l'échantillon comme S4u. S1 a été mesuré en 6 répétitions biologiques, S2, S3, S4u en triple pour les deux approches d'échantillonnage. Six répliques S1 supplémentaires ont été centrifugées et les boues concentrées utilisées pour l'analyse. Un total de n = 36 échantillons ont subi une analyse du microbiome d'ARNr 16S.

La concentration d'ADN extrait du portail d'échantillonnage des selles s'est avérée abondante (64 ng/μL par rapport à 269 ng/μL pour l'échantillon conventionnel) et plus qu'adéquate pour le séquençage du gène de l'ARN ribosomal 16S. Les 36 échantillons soumis répondaient aux critères minimaux d'analyse. L'analyse de l'abondance relative des groupes taxonomiques bactériens par ordre a montré que Clostridiales et Bacteroidales étaient les premier et deuxième plus abondants, comme attendu chez les sujets sains58 (Suppl. Fig. S4).

Nous avons quantifié la diversité microbienne au sein de l'échantillon (diversité α) pour l'échantillonnage standard et notre échantillonnage de conception, et la différence entre les échantillons, c'est-à-dire entre les approches d'échantillonnage (diversité β).

La diversité des espèces au sein de l'échantillon (diversité α, indice de diversité de Shannon) n'a pas changé de manière significative selon l'approche d'échantillonnage (Fig. 5A). Des analyses de diversité alpha ont été effectuées à l'aide d'un modèle linéaire à effets mixtes avec une approche d'échantillonnage comme effet fixe et des selles comme effet aléatoire ; les valeurs de p n'étaient pas significatives, incluses pour S4u, l'échantillon rincé avec de l'urine.

Résultat de l'analyse du microbiome de n = 36 échantillons fécaux provenant des selles S1, S2, S3 et s4u. (A) Diversité des espèces microbiennes intra-échantillon (diversité Alpha, indice de Shannon) par selles et par approche d'échantillonnage. * désigne un échantillon centrifugé avant l'extraction de l'acide nucléique. (B) Regroupement hiérarchique utilisant l'indice de diversité bêta montrant la distance taxonomique : le regroupement se fait autour des selles et non autour de l'approche d'échantillonnage. (C) Valeur P de l'analyse permanova de la métrique de diversité bêta comparant les méthodes d'échantillonnage (standard vs prototype) pour les groupes de test d'intérêt : tous les échantillons de selles (contrôle des selles), selles 1 et selles 4u. P < 0,05 est statistiquement différent.

La diversité bêta a été calculée pour chaque paire d'échantillons pour plusieurs paramètres (à savoir Bray – Curtis, Jaccard, UniFrac et UniFrac non normalisé pondéré). Le regroupement hiérarchique a été effectué à l'aide de métriques de diversité bêta. Une illustration en arbre de l'indice de diversité bêta de Bray Curtis sur la figure 5B montre le regroupement des données autour d'une approche d'échantillonnage et non d'échantillonnage. Ces données illustrent que la variation interindividuelle du microbiome, une caractéristique connue du microbiome des individus en bonne santé59, est un facteur plus important que l'approche d'échantillonnage.

Une analyse de variance multivariée permutationnelle (Permanova) de la diversité bêta a été utilisée pour comparer les deux approches d'échantillonnage et tester l'hypothèse nulle.

Les résultats étaient mitigés en fonction de la métrique et des selles (Fig. 5C), avec des valeurs de p inférieures à p = 0,05 considérées comme significatives, indiquant une différence introduite par l'approche d'échantillonnage. Nous pensons que le type de tampon utilisé dans l'échantillonnage par pulvérisation-érosion peut introduire des effets, car il a été rapporté que le stockage dans différents types de tampon influence les profils de microbiome fécal60. Fait intéressant, pour les selles S4u, les quatre indices ont donné p = 0,1 ou plus dans l'analyse de permanova, ce qui confirme notre hypothèse selon laquelle la contamination urinaire est une préoccupation limitée. Dans notre conception, le temps de contact entre l'urine et les selles est limité dans le temps contrairement aux échantillons contaminant l'urine collectés avec un kit de collecte de selles.

La méthode d'échantillonnage des selles basée sur la séparation solide/liquide convient à une large gamme de consistances de selles. Une limitation est qu'il ne peut pas être utilisé pour des selles complètement liquides (c'est-à-dire BSFS 7) ; cependant, plusieurs conditions physiologiques entraînent des selles molles ou aqueuses, et l'apparition de telles selles est en soi un biomarqueur gastro-intestinal important. Plus précisément, la diarrhée est cliniquement définie comme le passage de 3 selles molles sur une période de 24 heures. En pratique conventionnelle, ce diagnostic repose généralement sur l'auto-déclaration et souffre donc d'une précision limitée qui a un impact sur le traitement. Ici, nous proposons une méthode non invasive de surveillance de la diarrhée qui repose sur un capteur analogique en ligne avec la plomberie des effluents des toilettes et est compatible avec la configuration décrite à la Fig. 1.

Nous avons constaté que la turbidité néphélométrique, une mesure basée sur la diffusion de la lumière des particules en suspension en solution, est une mesure sensible de la présence de selles dissoutes dans une solution aqueuse. Dans les tests statiques par lots (sans débit), nous avons mélangé de l'eau, de l'urine humaine et des matières fécales (à la fois formées et liquides) à des concentrations imitant une utilisation des toilettes, comme décrit dans les méthodes. Les selles formées dans l'eau ont donné des valeurs de turbidité allant de 10 à 120 FNU (unité néphélométrique formazine), significativement différentes de la ligne de base de l'eau (T = 0,7 FNU) et de l'urine ajoutée à l'eau (T = 1,1 ± 0,3 FNU, n = 5). Les selles complètement dissoutes dans l'eau, imitant des selles aqueuses BSFS 7, ont entraîné une saturation de la lecture de la turbidité> 1000 FNU (Fig. 6A).

(A) Lectures de compteur de turbidité statique à partir d'une solution contenant des selles de forme différente telle que définie par le BSFS mesurée après t = 1 min d'immersion. (B) Sortie du capteur enregistrée sur les chasses d'eau (à t = 30 s) pour l'eau seulement et l'urine et les selles formées. (C) Sortie du capteur enregistrée pour les échantillons dissous rincés à un moment prédéterminé correspondant au pic (les courbes sont décalées sur les axes vertical et horizontal pour plus de clarté). (D) Graphique en grappes de la zone sous la courbe de la sortie du capteur par type d'échantillon, les points de données sont espacés pour plus de clarté. La ligne pointillée représente un seuil proposé de 2 V séparant l'échantillon dissous des autres types d'eaux usées.

Nous avons utilisé un capteur de turbidité analogique étanche (SEN0189) conçu pour surveiller le trouble de l'eau dans les appareils ménagers afin d'obtenir une mesure dynamique de la turbidité dans la plomberie des eaux usées. Le capteur a été calibré par rapport au turbidimètre Hach 2100Q (Suppl. Fig. S5) et s'est avéré linéaire jusqu'à 30 mg/mL de teneur en solides humides, plus que suffisant pour détecter la diarrhée dans les eaux usées des toilettes. L'effet du papier hygiénique sur le capteur de turbidité s'est avéré négligeable. En utilisant une quantité de papier hygiénique conforme à la norme ASME 112.19.2 pour les appareils de plomberie en céramique (dans "Méthodes"), nous avons effectué des mesures appariées sur différentes concentrations de substitut de selles (pâte de soja) et/ou dans différentes conditions (remuées ou décantées), avec et sans papier hygiénique ajouté. Le papier toilette n'a pas donné lieu à des lectures significativement différentes (p = 0,7334 pour n = 12 mesures appariées avec et sans papier toilette). Cela n'était pas surprenant puisque le temps de désintégration du papier toilette varie de 10 min à heures61, et est facilité par une turbulence importante dans un système d'égout, bien au-delà du petit tuyau sortant d'une toilette62.

Nous avons installé la sonde de turbidité dans la configuration de paillasse des toilettes à sortie arrière pour évaluer sa réponse dynamique lors de la chasse d'eau. La sonde était installée dans le tuyau d'eaux usées immergé dans l'eau du siphon en S et l'adaptateur électronique était à l'extérieur du tuyau (Suppl Fig. S6). La sortie de la sonde du capteur a été collectée avec le protocole suivant : enregistrement de 60 s, selles ou urine versées dans la cuvette à t = 10 s, chasse d'eau à t = 30 s. La figure 6B illustre une lecture typique pour l'eau et les selles formées : la turbulence créée par une chasse d'eau peut entraîner un bref pic de bruit au moment de la chasse d'eau, mais la sortie est par ailleurs inchangée. Le rinçage d'une solution trouble de matières fécales dissoutes ou de substitut a créé la signature d'un pic de quelques secondes de large à t = 30 s (Fig. 6C). Parfois, le versement d'un échantillon dissous dans la cuvette avant le rinçage entraînait un signal de capteur de turbidité (courbe supérieure sur la figure 6C) indiquant que l'échantillon dissous avait traversé le piège en S et atteint le capteur sans chasse d'eau. La zone sous la courbe mesurée pour tous les signaux mesurés autour de la chasse d'eau est tracée sur la figure 6D. Les valeurs pour l'eau, l'urine et les selles formées sont soit nulles soit inférieures à 2 V ; les valeurs mesurées pour les échantillons dissous sont supérieures à 2 V, ce qui indique que la métrique AUC peut être utilisée comme seuil pour discriminer la présence de selles molles.

L'aversion à manipuler ses propres selles est sans doute l'obstacle le plus important à l'exploitation des données de santé de cet échantillon physiologique23,25,29. Cette étude a démontré la faisabilité de la collecte des selles à partir des effluents des toilettes et la pertinence de l'échantillon pour l'analyse biochimique.

Des travaux publiés antérieurement sur l'analyse des selles liées aux toilettes utilisaient des capteurs ou des réceptacles dans la cuvette ou le siège des toilettes pour l'imagerie des selles et n'atteignaient pas la spécificité diagnostique des tests biomoléculaires31,34. Nous rapportons une configuration qui réalise la séparation solide/liquide d'un spécimen de selles dans une région spécifiée de la plomberie des eaux usées et l'échantillonnage des selles par pulvérisation-érosion. Cette configuration est avantageuse car elle minimise les pièces mécaniques à l'intérieur du conduit d'égout qui peuvent s'encrasser et tomber en panne, n'induit pas de maculage mécanique de l'échantillon susceptible de provoquer une contamination croisée et se prête à un contrôle automatisé.

Cette approche d'échantillonnage des selles survenant après l'utilisation d'une toilette conventionnelle en dehors de la portée de l'utilisateur supprimera des obstacles importants à la collecte d'échantillons de selles. Nous envisageons le système d'échantillonnage des selles installé à domicile pour la surveillance longitudinale de la santé et des maladies intestinales. L'analyse des selles peut être effectuée sur place, par des dispositifs POC mesurant un biomarqueur approprié pour une maladie chronique diagnostiquée, ou par une analyse en laboratoire à des fins de dépistage médical et de recherche.

Nous avons démontré l'intégrité analytique de l'échantillon fécal échantillonné à l'aide d'un kit POC clinique établi pour le sang occulte pour le dépistage du cancer gastro-intestinal. Nous pensons que l'approche peut être appliquée à d'autres biomarqueurs de selles pour lesquels une surveillance fréquente améliore les résultats cliniques. Par exemple, l'approche pourrait être utilisée pour mesurer la calprotectine fécale qui est de plus en plus utilisée dans les décisions de traitement des maladies inflammatoires de l'intestin63. Les tests POC basés sur les selles peuvent également être utilisés pour détecter l'exposition au gluten par inadvertance chez les patients atteints de la maladie cœliaque suivant un régime sans gluten14.

L'approche d'échantillonnage de cette étude a produit des échantillons adaptés à l'analyse du microbiome. Bien que le nombre d'échantillons soit limité, nos données suggèrent que l'analyse du microbiome d'ARNr 16S peut être facilement effectuée avec des échantillons érodés par pulvérisation et que le mélange d'urine et de selles dans les eaux usées ne semble pas provoquer d'effet mesurable. D'autres études sont nécessaires pour optimiser la sélection des tampons et mettre en œuvre le scellage automatisé des échantillons liquéfiés pour l'expédition vers un laboratoire.

Nous notons que les deux tests utilisés dans cette étude ne dépendent pas de la quantité exacte de matières fécales analysées, comme c'est également le cas du dépistage des pathogènes fécaux basé sur l'analyse moléculaire. Les travaux futurs examineront la faisabilité des dosages fécaux quantitatifs, tels que l'analyse des métabolites, en analysant le culot solide obtenu à partir de la centrifugation d'un échantillon fécal érodé par pulvérisation.

Nous avons également démontré une approche de détection en temps réel pour les selles molles dans les eaux usées. L'apparition de selles molles/liquides au fil du temps est cliniquement importante pour diagnostiquer et traiter de manière appropriée la diarrhée. Malgré le fait qu'une évaluation visuelle des selles peut être facilement mise en œuvre après l'utilisation des toilettes, le suivi des selles est fastidieux et sujet à des imprécisions et peut retarder ou dégrader l'intervention thérapeutique, en particulier dans une affection courante et chronique telle que le syndrome du côlon irritable43.

Cette étude était une démonstration de faisabilité et présente certaines limites. Le système de test était deux fois plus grand qu'une toilette et ne rentrerait pas dans l'empreinte d'une salle de bain standard (avec une distance de 12″ entre le siphon de sol et le mur selon le code du bâtiment). Les efforts d'ingénierie en cours se concentrent sur la compacité du système afin qu'il puisse être installé dans une salle de bain sans modification de l'infrastructure, et sur l'automatisation du fonctionnement des vannes de débit. Cette étude était également limitée à l'utilisation de selles humaines saines collectées en dehors du système de toilettes. Des travaux futurs démontreront l'approche avec des échantillons cliniques et des sujets humains utilisant le système. Un facteur majeur de l'utilisation des toilettes dans le monde occidental, le papier toilette, n'a pas été systématiquement évalué dans cette étude, bien que des données préliminaires suggèrent que le papier toilette n'a pas d'impact sur les résultats des tests POC et les mesures de turbidité.

En ce qui concerne la mise en œuvre finale de cette technologie en tant que système de surveillance à domicile, nous prévoyons que le coût sera abordable car le système ne nécessite pas de matériaux spécialisés ou d'actionnement haute performance, et repose essentiellement sur des formes de tuyaux et des vannes disponibles dans le commerce pour réguler le débit d'eau de la chasse d'eau existante. Nous envisageons un système dont le coût se situe dans la moyenne des prix actuels des toilettes et dont l'achat pourrait à terme être couvert par une assurance médicale.

En conclusion, nous avons présenté une configuration qui permet la collecte individuelle d'échantillons de selles à partir des eaux usées des toilettes pour des analyses biochimiques. Les données présentées ici soutiennent le développement ultérieur de l'approche pour obtenir une collecte de données de biomarqueurs de selles transparente pour un niveau plus élevé de surveillance de la santé et des maladies intestinales.

Des échantillons de matières fécales et d'urine ont été prélevés sur des volontaires sains anonymes selon un protocole approuvé par Duke University Health System IRB 0010-5536. Toutes les procédures d'étude ont été menées conformément à la déclaration des réglementations et procédures pertinentes d'Helsinki et de l'Université Duke, et le consentement éclairé a été obtenu de tous les participants.

Les matières fécales ont été recueillies dans des chapeaux de toilette en plastique et stockées à 4 ° C et avant tout test, elles ont été laissées s'équilibrer à température ambiante pendant 2 h. L'urine a été recueillie dans des flacons stériles de 500 mL et conservée à 4 °C jusqu'à son utilisation. En remplacement des matières fécales, des expériences ont été menées avec des cylindres de pâte de soja64, à la fois dans un tubage en latex et sans tubage, comme prescrit dans les normes d'essai ASME 112.19.2 Ceramic Plumbing Fixtures. La quantité utilisée dans les tests avec des substituts est de 100, 150 et 200 g ou deux échantillons de 50 g. La quantité de matières fécales humaines utilisée dans les expériences est de 50 ou 100 g, sauf indication contraire (le poids humide médian des selles dans les pays à revenu élevé est de 128 g53). Le volume d'urine émis à chaque fois par un adulte normal varie généralement de 250 à 400 ml, avec des valeurs médianes rapportées de 233 (1400/6) ml53.

Le système a été testé avec des toilettes commerciales à grand lavage de deux types : une toilette à sortie arrière (Saniflo 093) et une toilette à sortie par le bas (Kohler Wellworth K-4198), avec un réservoir économe en eau (chasse de 4,8 L). Le volume d'eau dans la cuvette des toilettes a été mesuré à 1,85 ± 0,17 L pour les toilettes à sortie inférieure. Un connecteur de siphon en P à sortie arrière (Signature Hardware) avec joint en caoutchouc a été installé à la sortie 3″ des toilettes, et des tuyaux, coudes et connecteurs en PVC 3″ ont été utilisés pour se connecter à la partie de conception personnalisée. Le tuyau d'immobilisation et d'échantillonnage des selles a été dessiné à l'aide de SolidWorks et imprimé en 3D en plusieurs versions en matériau PLLA et ABS. Il comprend un trempage doux et une ouverture de port d'échantillonnage située au fond pour recueillir le liquide par gravité. La vanne 1 est une vanne 3″, V2 est une vanne 2″ ; La vanne 3 est une vanne à bille qui s'accouple à un connecteur inclus dans la pièce imprimée en 3D pour minimiser le volume mort. La vanne 4 pour l'extraction de l'échantillon était une fermeture de type oscillant imprimée en 3D avec un bouchon en caoutchouc dimensionné pour garantir l'absence de jambe morte.

Le kit de prélèvement d'échantillon d'un test de sang occulte (Pinnacle Biolabs) a été utilisé pour mesurer la masse des selles utilisée dans l'échantillonnage standard. La masse des selles sur le bâtonnet rainuré du kit a été mesurée à l'aide d'une balance analytique. La balance a également été utilisée pour mesurer le volume de tampon dans le kit de collecte (3 mL et 2,5 mL). La teneur en solides humides de la suspension préparée avec le kit standard a été calculée par ratio.

L'érosion par pulvérisation a été réalisée avec une pompe (12 V PowerFlo), alimentée par une alimentation à tension réglable. Le tampon a été pompé à travers un tube en nylon de ¼ de pouce et un adaptateur vers une buse de précision (Lechlert 632.404). Le débit a été mesuré dans la plage de 0,4 à 1,1 litre par minute et la pression de pulvérisation a été calculée à partir du tableau du fabricant de la buse. Des échantillons fécaux de 35 g chacun ont été utilisés. L'échantillon liquéfié a été prélevé par gravité à partir du port d'échantillonnage inférieur dans un tube à centrifuger stérile de 15 ml.

Afin de comparer les résultats de l'érosion par pulvérisation avec l'échantillonnage standard, la teneur en solides humides de la suspension érodée a été déterminée. Dans un premier temps, la teneur en matière sèche a été mesurée selon la méthode conventionnelle des solides totaux (étuve à 105 °C pendant au moins 4 h). Compte tenu de la définition de la teneur en humidité MC (%) = (poids humide − poids sec)/ poids humide ; le poids solide humide a été calculé en utilisant une valeur nominale MC de 75 % pour les matières fécales. La teneur en humidité des matières fécales varie entre 50 et 80 % avec une valeur médiane de 75 % dans plusieurs études53. Tous les résultats de teneur en solide rapportés dans ce travail sont en poids de solide humide.

Les bactéries ont été dénombrées à l'aide de la méthode du nombre le plus probable (MPN) comme décrit précédemment65. Les échantillons ont été recueillis dans des tubes à centrifuger stériles et ont été stockés à 4 ° C jusqu'à l'ensemencement. Des dilutions en série (10−1–10−8) de chaque échantillon ont été réalisées en triple exemplaire dans un bouillon de lysogénie dans des plaques de culture cellulaire stériles à 48 puits. Les échantillons ont été incubés à 37 °C pendant 48 h avant d'être analysés.

Deux tests détectant l'hémoglobine humaine (Hb) ont été utilisés : 1. le FIT de deuxième génération de Pinnacle Biolabs, avec un seuil nominal de 50 ng/mL d'Hb dans un tampon (équivalent à 6 μg d'Hb/g de matières fécales) ; et 2. Accutest® iFOBT, par Jant Pharmacal Corporation avec seuil nominal à 50 ng/mL Hb dans un tampon ou 50 μg Hb/g fèces.

Les kits ont été utilisés selon les instructions du fabricant. Le bâtonnet rainuré a été poignardé 6 fois dans l'échantillon de selles, puis le bâtonnet rainuré a été vissé au tube de tampon (3 ml Pinnacle, 2,5 ml Accutest) et secoué manuellement. Un capuchon de protection du tube a été retiré pour distribuer (3 gouttes, Pinnacle mesurées à 75 μL, ou 4 gouttes mesurées à 100 μL, Accutest) de suspension sur la cartouche.

L'hémoglobine humaine (H7379-1G, Sigma Aldrich) a été utilisée pour le dopage. Une procédure personnalisée a été développée pour enrichir des selles entières tout en conservant leur forme. Le processus consiste à plier manuellement 50 fois la totalité des selles mélangées à une solution de dopage (100 à 500 μL de solution pour 100 g de solide) à l'aide d'une spatule, comme indiqué dans la vidéo supplémentaire S3.

Pour que ce test soit reproductible, des quantités fixes de selles et d'urine ont été mélangées dans un récipient sur la paillasse, puis placées manuellement dans le prototype pour pulvérisation-érosion. La limite supérieure du volume d'urine de 500 ml a été utilisée. Pour des raisons pratiques, les quantités ont été réduites d'un facteur 5. Nous avons combiné 200 g/5 = 40 g de matières fécales, 500 mL/5 = 100 mL d'urine et 1,85/5 = 0,4 L d'eau (représentant le volume du bol). Après 1 min, les matières fécales ont été recueillies avec une écumoire et placées dans le prototype pour pulvérisation-érosion à 10 psi pendant environ 5 s.

Pour que ce test soit reproductible, nous avons combiné des quantités fixes de selles et de papier hygiénique dans un récipient et les avons placées dans le prototype pour l'érosion par pulvérisation. Nous avons prélevé le spécimen avec un bâton rainuré pour le dosage du sang occulte par la méthode standard avant d'ajouter le papier toilette. Nous avons utilisé 40 g de selles et 6 feuilles de papier toilette et combiné avec 400 ml d'eau pour rendre le papier toilette complètement humide. À l'aide d'une écumoire, nous avons collecté les selles et le papier hygiénique et les avons placés dans le prototype en veillant à ce que le papier hygiénique recouvre les selles. Nous avons effectué une érosion par pulvérisation à 10 psi pendant environ 5 s et collecté le liquide érodé sans changement de procédure.

Les selles ont été échantillonnées conformément aux instructions de Duke Genomics and Computational Biology (GCB) Microbiome Shared Resource (MSR). Une spatule métallique a atteint le cœur des selles et extrait ~ 250 mg d'échantillon. Six de ces collectes ont été effectuées à partir de régions distinctes des selles, chacune atteignant le cœur des selles. Les échantillons extraits ont été placés dans un cryotube de 1,2 mL.

Ensuite, les mêmes selles ont été placées dans la cuvette des toilettes et rincées, et des échantillons séquentiels érodés par pulvérisation ont été collectés dans un tube à centrifuger stérile de 15 ml. Une partie des échantillons liquides collectés a été transférée dans un cryotube de 1,2 ml. Pour l'échantillon S1, six répliques ont été centrifugées à 5000 RPM pendant 10 min et le surnageant a été jeté pour fournir une boue plus concentrée pour l'analyse.

Après avoir été stockés pendant une nuit à - 20 ° C, les échantillons ont été transférés sur de la glace au GCBMSR où ils ont été stockés à - 80 ° C jusqu'à ce qu'ils soient traités selon les protocoles standard.

L'ADN microbien total a été extrait à l'aide de protocoles normalisés par la Human Microbiome Roadmap Initiative. L'ADN a été isolé à l'aide du kit d'isolement Qiagen PowerSoil ProDNA. La concentration d'ADN extrait a été mesurée à l'aide du spectromètre Nanodrop8000 et trouvée aussi abondante que 64 ng/μL pour l'échantillon traité et 269 ng/μL pour l'échantillon conventionnel.

La composition de la communauté bactérienne dans des échantillons d'ADN isolés a été caractérisée par l'amplification de la région variable V4 du gène de l'ARNr 16S par réaction en chaîne par polymérase à l'aide de l'amorce directe 515 et de l'amorce inverse 806 ARNr 16S selon le protocole du projet Earth Microbiome. Les amorces (515F et 806R) portent des codes-barres uniques permettant le multiplexage et le co-séquençage de centaines d'échantillons à la fois. Les produits de PCR d'ARNr 16S équimolaires ont été quantifiés à l'aide de Promega GloMax et regroupés pour le séquençage. Le séquençage a été effectué sur un séquenceur Illumina MiSeq avec 250 cycles de séquençage à extrémité appariée de paires de bases (avec jusqu'à 384 échantillons par cycle de séquençage de voie). Les lectures brutes ont été traitées dans des tables de comptage de variantes de séquence d'amplicon (ASV) via Qiime 2.0. Les données ont fait l'objet d'un contrôle de qualité en débruitant et dérépliquant les lectures et en filtrant davantage. La taxonomie a été attribuée aux ASV à l'aide du classificateur de taxonomie q2-feature-classifier classify-sklearn naïve Bayes par rapport à la base de données SILVA 132. Le contrôle d'extraction négatif a été utilisé pour filtrer les ASV contaminants potentiels en utilisant à la fois les seuils de prévalence et de quantification de l'ADN post-PCR via le package Decontam dans R.

Pour les mesures de turbidité statique, un turbidimètre étalonné Hach 2100Q (Hach, Colorado, USA) a été utilisé. Une seule utilisation des toilettes a été émulée en utilisant des valeurs physiologiques d'excréments de 130 g de masse de selles et 400 ml d'urine dans un volume de chasse d'eau de 4,8 L, résultant en 0,03 g/mL de matières fécales, 0,08 ml/mL d'urine dans l'eau vol/vol. Nous avons représenté l'utilisation du papier toilette selon les valeurs de 4 pelotes de 6 feuilles simple pli exigées par la norme ASME 112.19.2.

Pour les mesures dynamiques, des échantillons dissous ont été obtenus à partir d'échantillons formés en diluant 1:1 en poids dans de l'eau et en mélangeant pour obtenir une suspension homogène pour des mesures de test répétées de 100 ml.

Une sonde de turbidité analogique avec câbles et carte (SEN0189 de DF Robot) a été connectée à une carte Arduino Uno (DFRduino UNO v3, DF Robot). Arduino a été utilisé pour développer le code des capteurs et le logiciel Teraterm pour convertir l'enregistrement en un fichier .CSV a été utilisé pour enregistrer les données du capteur de turbidité en utilisant une résolution temporelle de 0,25 s.

Toutes les données, à l'exception des données sur le microbiome, ont été tracées dans Microsoft Excel 2016. Les données de turbidité ont été analysées avec GraphPad Prism 9.1.2. La normalité des différences entre les mesures de turbidité appariées a été vérifiée par le test Anderson-Darling, avec une valeur p < 0,05 considérée comme statistiquement significative. Étant donné que les différences de mesures ont échoué au test de normalité (p = 0,0006), un test non paramétrique (test de rang signé des paires appariées de Wilcoxon) a été utilisé pour déterminer si les différences entre les mesures appariées étaient significatives (p < 0,05).

Toutes les données associées à cette étude sont présentes dans l'article ou les documents supplémentaires. Toutes les informations et tous les matériaux peuvent être demandés à l'auteur correspondant.

Gambhir, SS, Ge, TJ, Vermesh, O. & Spitler, R. Vers une santé de précision. Sci. Trad. Méd. 10(430), eaao3612 (2018).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Taylor, KI et al. Mesures des résultats basées sur les données des capteurs de la technologie numérique de la santé : approches centrées sur les données et le patient. npj Chiffre. Méd. 3(1), 1–8 (2020).

Google Scholar

Kernebeck, S. et al. Impact de la santé mobile et des applications médicales sur la pratique clinique en gastro-entérologie. Monde J. Gastroenterol. 26(29), 4182 (2020).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Mathews, SC & Sakulsaengprapha, V. Paysage de santé numérique en gastro-entérologie et hépatologie. Clin. Gastro-entérol. Hépatol. 19(3), 421-424.e2 (2021).

Google Scholar PubMed

Black, CJ & Ford, AC Fardeau mondial du syndrome du côlon irritable : tendances, prévisions et facteurs de risque. Nat. Rév. Gastroenterol. Hépatol. 17(8), 473–486 (2020).

Google Scholar PubMed

Sperber, AD et al. Prévalence mondiale et fardeau des troubles gastro-intestinaux fonctionnels, résultats de l'étude mondiale de la Fondation de Rome. Gastroentérologie 160(1), 99-114.e3 (2021).

Google Scholar PubMed

Jairath, V. & Feagan, BG Fardeau mondial des maladies inflammatoires de l'intestin. Lancet gastro-entérol. Hépatol. 5(1), 2–3 (2020).

Google Scholar PubMed

Arnold, M. et al. Fardeau mondial de 5 principaux types de cancer gastro-intestinal. Gastroentérologie 159(1), 335-349.e15 (2020).

Google Scholar PubMed

Bibbins-Domingo, K. et al. Dépistage du cancer colorectal : Déclaration de recommandation du US Preventive Services Task Force. JAMA 315(23), 2564-2575 (2016).

CAS PubMed Google Scholar

Allison, JE, Fraser, CG, Halloran, SP & Young, GP Le dépistage du cancer colorectal dans la population signifie obtenir FIT : le passé, le présent et l'avenir du dépistage du cancer colorectal à l'aide du test immunochimique fécal de l'hémoglobine (FIT). Foie intestinal 8(2), 117 (2014).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Peng, Z. et al. Avancées dans le diagnostic et le traitement des infections à Clostridium difficile. Urgence Les microbes infectent. 7(1), 1–13 (2018).

Google Scholar

Theede, K. et al. La calprotectine fécale prédit la rechute et la cicatrisation histologique de la muqueuse dans la rectocolite hémorragique. Inflamm. Intestin Dis. 22(5), 1042-1048 (2016).

Google Scholar PubMed

Colombel, J.-F. et coll. Effet d'une gestion contrôlée stricte sur la maladie de Crohn (CALM): Un essai de phase 3 multicentrique, randomisé et contrôlé. Lancette 390(10114), 2779–2789 (2017).

Google Scholar PubMed

Comino, I. et al. Les peptides de gluten fécaux révèlent les limites des tests sérologiques et des questionnaires alimentaires pour le suivi du régime sans gluten chez les patients atteints de la maladie coeliaque. Suis. J. Gastroenterol. 111(10), 1456 (2016).

ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Tilg, H., Adolph, TE, Gerner, RR & Moschen, AR Le microbiote intestinal dans le cancer colorectal. Cellule cancéreuse 33(6), 954–964 (2018).

CAS PubMed Google Scholar

Cryan, JF et al. L'axe microbiote-intestin-cerveau. Examens physiologiques (2019).

Halfvarson, J. et al. Dynamique du microbiome intestinal humain dans les maladies inflammatoires de l'intestin. Nat. Microbiol. 2(5), 1–7 (2017).

Google Scholar

Maruvada, P., Leone, V., Kaplan, LM & Chang, EB Le microbiome humain et l'obésité : aller au-delà des associations. Microbe hôte cellulaire 22(5), 589–599 (2017).

CAS PubMed Google Scholar

Cani, PD Microbiome intestinal humain : Espoirs, menaces et promesses. Intestin 67(9), 1716–1725 (2018).

CAS PubMed Google Scholar

Khakoo, N.-É. et al. L'adhésion des patients au test de calprotectine fécale est faible par rapport aux autres tests couramment prescrits chez les patients atteints de maladie inflammatoire de l'intestin. Colite de Crohn 360 3(3), otab028 (2021).

Google Scholar

Östlund, I., Werner, M. et Karling, P. L'auto-surveillance avec la calprotectine fécale à domicile est associée à un traitement médical accru. Un essai contrôlé randomisé sur des patients atteints de maladie inflammatoire de l'intestin. Scannez. J. Gastroenterol. 56, 38–45 (2021).

Google Scholar PubMed

Puolanne, A.-M., Kolho, K.-L., Alfthan, H. et Färkkilä, M. La surveillance à domicile des maladies inflammatoires de l'intestin est-elle réalisable ? Une étude contrôlée randomisée. Scannez. J. Gastroenterol. 54(7), 849–854 (2019).

CAS PubMed Google Scholar

Gordon, NP & Green, BB Facteurs associés à l'utilisation et à la non-utilisation du kit de test immunochimique fécal (FIT) pour le dépistage du cancer colorectal en réponse à un programme de dépistage de proximité de 2012 : une étude par sondage. BMC Public Health 15(1), 1–12 (2015).

Google Scholar

Vert, BB et al. Impact de la poursuite des tests fécaux par la poste dans la maison médicale centrée sur le patient : 3e année de l'essai randomisé sur les systèmes de soutien pour accroître le dépistage et le suivi du cancer du côlon. Cancer 122(2), 312–321 (2016).

Google Scholar PubMed

Kalla, R. et al. Perceptions des patients du test de la calprotectine fécale dans les maladies inflammatoires de l'intestin : résultats d'une enquête prospective multicentrique auprès des patients. Scannez. J. Gastroenterol. 53(12), 1437-1442 (2018).

CAS PubMed Google Scholar

McCombie, A. et al. Un essai clinique randomisé de non-infériorité sur l'utilisation des applications de santé basées sur smartphone IBDsmart et IBDoc dans la prise en charge des patients atteints de maladies inflammatoires de l'intestin. Inflamm. Intestin Dis. 26(7), 1098-1109 (2020).

Google Scholar PubMed

Vert, BB et al. Raisons pour lesquelles le dépistage du cancer colorectal n'a jamais été effectué et de manière intermittente après avoir reçu plusieurs séries de tests fécaux par la poste. BMC Public Health 17(1), 1–13 (2017).

CAS Google Scholar

Maréchal, C. et al. Conformité au test de calprotectine fécale chez les patients atteints de maladie inflammatoire de l'intestin. Europe unie. Gastro-entérol. J. 5(5), 702–707 (2017).

Google Scholar

Buisson, A. et al. Acceptabilité comparative et utilité clinique perçue des outils de surveillance : une enquête nationale auprès de patients atteints de maladies inflammatoires de l'intestin. Inflamm. Intestin Dis. 23(8), 1425-1433 (2017).

Google Scholar PubMed

Park, S.-M. et coll. Biomarqueurs numériques dans les excreta humains. Nat. Rév. Gastroenterol. Hépatol. 18, 521-522 (2021).

Google Scholar PubMed

Park, S.-M. et coll. Un système de toilettes à monter pour un suivi personnalisé de la santé via l'analyse des excréments. Nat. Biomédical. Ing. 4, 624–635 (2020).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Miller, IJ et al. Surveillance de la santé en temps réel grâce à la métabolomique urinaire. npj Chiffre. Méd. 2(1), 1–9 (2019).

Google Scholar

Tsang, W. et al. Validation de l'appareil d'urodébitmétrie TOTO Flowsky®. EUR. Urol. Suppl. 16(3), e1959–e1960 (2017).

Google Scholar

Zhang, Z. et al. Intelligence artificielle des toilettes (AI-Toilet) pour un système intégré de surveillance de la santé (IHMS) utilisant des capteurs de pression triboélectriques intelligents et un capteur d'image. Nano énergie 90, 106517 (2021).

CAS Google Scholar

Ra, M. et al. Analyse d'urine au point de service basée sur smartphone sous éclairage variable. IEEE J. Trad. Ing. Santé Med. 6, 1–11 (2017).

Google Scholar

Kim, H. & Allen, D. Utilisation de filtres numériques pour obtenir des taux de glucose urinaire précis à partir de spectromètres proche infrarouge déployables dans les toilettes. J.Anal. Bioanale. Technologie. 7(5), 5–8 (2016).

Google Scholar

Ghosh, P., Bhattacharjee, D. & Nasipuri, M. Système de toilette intelligent pour l'estimation non invasive du taux de sucre dans le sang à partir de l'urine. IRBM 41(2), 94–105 (2020).

Google Scholar

Lewis, S. & Heaton, K. Stool forment une échelle comme guide utile du temps de transit intestinal. Scannez. J. Gastroenterol. 32(9), 920–924 (1997).

CAS PubMed Google Scholar

Ohno, H. et al. Validité d'un outil d'évaluation observationnelle pour l'évaluation à multiples facettes de l'état fécal. Sci. Rep. 9(1), 1–9 (2019).

MathSciNet CAS Google Scholar

Hachuel, D. et al. Améliorer la santé gastro-intestinale : une approche d'apprentissage en profondeur pour la reconnaissance et la caractérisation des selles humaines dans des images macroscopiques. prétirage arXiv arXiv:1903.10578 (2019).

Coletta, M., Di Palma, L., Tomba, C. et Basilisco, G. Écart entre les habitudes intestinales rappelées et enregistrées dans le syndrome du côlon irritable. Aliment. Pharmacol. Là. 32(2), 282–288 (2010).

CAS PubMed Google Scholar

Jones, MP et al. Les questionnaires de rappel gastro-intestinal se comparent mal aux journaux de patients prospectifs pour les symptômes gastro-intestinaux : données provenant d'échantillons de population et de centres de santé primaires. EUR. J. Gastroenterol. Hépatol. 31(2), 163–169 (2019).

Google Scholar PubMed

Halmos, E. et al. Inexactitude des descriptions rapportées par les patients et satisfaction à l'égard des actions intestinales dans le syndrome du côlon irritable. Neurogastroentérol. Motil. 30(2), e13187 (2018).

Google Scholar

Asghar, H. et al. Surveillance environnementale des poliovirus dans le cadre de l'Initiative mondiale pour l'éradication de la poliomyélite. J. Infecter. Dis. 210(supplément 1), S294–S303 (2014).

Google Scholar PubMed

Medema, G. et al. Présence d'ARN du SRAS-Coronavirus-2 dans les eaux usées et corrélation avec la prévalence de COVID-19 signalée au stade précoce de l'épidémie aux Pays-Bas. Environ. Sci. Technol. Lett. 7, 511–516 (2020).

CAS Google Scholar

Michael-Kordatou, I., Karaolia, P. & Fatta-Kassinos, D. Analyse des eaux usées comme outil de réponse et de gestion de la pandémie de COVID-19 : Le besoin urgent de protocoles optimisés pour la détection et la quantification du SARS-CoV-2. J. Environ. Chim. Ing. 8, 104306 (2020).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Randazzo, W. et al. L'ARN du SRAS-CoV-2 dans les eaux usées a anticipé l'apparition du COVID-19 dans une zone à faible prévalence. Eau Rés. 181, 115942 (2020).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Betancourt, WQ et al. Confinement du COVID-19 sur un campus universitaire via une épidémiologie basée sur les eaux usées, des tests cliniques ciblés et une intervention. Sci. Environ. 779, 146408 (2021).

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gibas, C. et al. Mise en œuvre de la surveillance des eaux usées SARS-CoV-2 au niveau des bâtiments sur un campus universitaire. Sci. Environ. 782, 146749 (2021).

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Scott, LC et al. Surveillance ciblée des eaux usées du SRAS-CoV-2 sur un campus universitaire pour la détection et l'atténuation des épidémies de COVID-19. Environ. Rés. 200, 111374 (2021).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Welling, C. et al. Valeurs prédictives de l'analyse des eaux usées SARS-CoV-2 dense dans le temps dans les bâtiments du campus universitaire. Sci. Environ. 835, 155401 (2022).

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhou, J. et al. Analyse d'images de selles pour la surveillance numérique de la santé par des toilettes intelligentes. IEEE Internet Things J. https://doi.org/10.1109/JIOT.2022.3158886 (2022).

Article Google Scholar

Rose, C., Parker, A., Jefferson, B. & Cartmell, E. La caractérisation des matières fécales et de l'urine : une revue de la littérature pour éclairer la technologie de traitement avancée. Crit. Rév. Environ. Sci. Technol. 45(17), 1827–1879 (2015).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fischer, B. et al. Élastase-1 fécale : la lyophilisation des échantillons de selles évite les résultats faussement faibles en cas de diarrhée. Scannez. J. Gastroenterol. 36(7), 771–774 (2001).

CAS PubMed Google Scholar

Young, GP et al. Avancées dans les tests de sang occulte dans les selles : la révolution FIT. Creuser. Dis. Sci. 60(3), 609–622 (2015).

Google Scholar PubMed

Wolf, AM et al. Dépistage du cancer colorectal chez les adultes à risque moyen : mise à jour des lignes directrices 2018 de l'American Cancer Society. CA Cancer J. Clin. 68(4), 250-281 (2018).

Google Scholar PubMed

Daly, JM, Xu, Y. & Levy, BT Quel test immunochimique fécal dois-je choisir ?. J. Prim. Soins de santé communautaire 8(4), 264–277 (2017).

PubMed PubMed Central Google Scholar

King, CH et al. Profil de base du microbiote intestinal humain chez les personnes en bonne santé et modèle de rapport standard. PLoS One 14(9), e0206484 (2019).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Scepanovic, P. et al. Une évaluation complète des associations démographiques, environnementales et génétiques de l'hôte avec la diversité du microbiome intestinal chez les individus en bonne santé. Microbiome 7(1), 1–15 (2019).

Google Scholar

Choo, JM, Leong, LE & Rogers, GB Les conditions de stockage des échantillons influencent de manière significative les profils de microbiome fécal. Sci. Rep. 5(1), 1–10 (2015).

Google Scholar

Knopp, K. & Tice, L. Propriétés physiques affectant le temps de désintégration du papier hygiénique (Worcester Polytechnic Institute, 2015).

Google Scholar

Eren, B. & Karadagli, F. Désintégration physique des papiers hygiéniques dans les systèmes d'eaux usées : analyse expérimentale et modélisation mathématique. Environ. Sci. Technol. 46(5), 2870–2876 (2012).

ADS CAS PubMed Google Scholar

Haisma, S.-M. et coll. Comparaison directe de trois tests de calprotectine dans les selles à usage domestique. PLoS One 14(4), e0214751 (2019).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Penn, R., Ward, BJ, Strande, L. et Maurer, M. Examen des fèces humaines synthétiques et des boues fécales pour la recherche sur l'assainissement et les eaux usées. Eau Rés. 132, 222-240 (2018).

CAS PubMed Google Scholar

Hawkins, BT et al. Désinfection électrochimique des eaux noires recyclées à plusieurs reprises dans une toilette autoportante sans additif. Environnement d'eau J. 31(4), 545-551 (2017).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Télécharger les références

Cette recherche a été financée en partie par le Duke Bass Connection Program, par Duke MEDx et par des dons philanthropiques au Duke Center for WaSH-AID. Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte et l'analyse des données, la décision de publier ou la préparation du manuscrit. Nous remercions Mme Mara Shurgot pour l'édition du manuscrit et des vidéos. Nous sommes reconnaissants à M. Ben Snyder pour son aide dans l'enregistrement de la vidéo de fonctionnement du système.

Génie électrique et informatique, Center for Water, Sanitation, Hygiene and Infectious Disease (WaSH-AID), Duke University, Durham, NC, États-Unis

Sonia Grego, Claire M. Welling, Graham H. Miller, Peter F. Coggan, Katelyn L. Sellgren, Brian T. Hawkins et Brian R. Stoner

Duke Center for Applied Genomics and Precision Medicine, École de médecine, Duke University, Durham, Caroline du Nord, États-Unis

Geoffrey S.Ginsburg

Division de gastroentérologie, École de médecine, Duke University, Durham, Caroline du Nord, États-Unis

Jose R. Ruiz et Deborah A. Fisher

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

SG, BTH et BRS ont conçu et planifié l'étude. CMW et KLS ont préparé les échantillons de selles et effectué des analyses, GSG a guidé l'étude du microbiome. GHM et BRS ont conçu et assemblé le système d'ingénierie et collecté des données opérationnelles. PFC a écrit le code et effectué la collecte de données pour les expériences de capteur de turbidité. SG, JRR et DAF ont participé à l'interprétation des données. SG, BTH, DAF et GSG ont rédigé le manuscrit. Tous les auteurs ont lu et approuvé cet article.

Correspondance à Sonia Grego.

SG, KLS, BTH et BRS sont les inventeurs d'une demande de brevet relative à une toilette à prélèvement d'excréments (PCT/US 21/18765). SG, GSG et BRS sont les cofondateurs de Coprata Inc., une entreprise qui développe la technologie des toilettes à prélèvement d'excréments. JRR est consultant pour Coprata. DAF est maintenant employé par Eli Lilly and Company. DAF a également été consultant pour Exact Sciences et Guardant Health, deux sociétés développant des tests de dépistage du cancer colorectal. Les autres auteurs n'ont pas d'intérêts concurrents.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Vidéo supplémentaire S1.

Vidéo supplémentaire S2.

Vidéo supplémentaire S3.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui permet l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur tout support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Réimpressions et autorisations

Grego, S., Welling, CM, Miller, GH et al. Un système d'échantillonnage de selles mains libres pour surveiller la santé et les maladies intestinales. Sci Rep 12, 10859 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14803-9

Télécharger la citation

Reçu : 06 mars 2022

Accepté : 13 juin 2022

Publié: 27 juin 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-14803-9

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt

En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.