Institut NOSAÏS

Dépister plus tôt, soigner mieux

La Méthode

Comment travaille un chien de détection

Le chien est un capteur biologique intégré à un binôme. Il ne diagnostique pas : il discrimine un bouquet moléculaire et le signale. Voici la chaîne complète — du composé volatil à l'orientation clinique — et les conditions sans lesquelles elle ne vaut rien.

×10de débit d'air en reniflement — 1 L/s contre 100 mL/s chez l'Homme
220 millionsde cellules olfactives chez le Labrador, contre 5 millions chez l'Homme
2 500 pour 1convergence des axones vers les cellules mitrales
40prélèvements positifs différents pour créancer un chien
Un chien engage sa truffe dans un cône d'olfaction pour renifler l'échantillon présenté dans son boîtier.

Marquage sur cône d'olfaction. Le cône canalise l'air vers l'échantillon — ici une compresse conservée en bocal. Les postes suivants, hors de la zone de netteté, portent le reste de la ligne ; leur ordre change à chaque passage. Le conducteur est hors champ : comme le chien, il ignore quel poste est positif.

01

La signature odorante

Ce que le chien cherche n'est pas une maladie, c'est un motif moléculaire.

À l'état sain, toutes les cellules libèrent de petites molécules — déchets ou molécules utiles — qui deviennent volatiles au contact de l'air lorsqu'elles quittent l'organisme via la sueur, l'urine, les larmes, l'air expiré, la salive ou les selles. On les appelle de ce fait composés organiques volatils (COV). Lors d'une maladie (cancers, maladies dégénératives, infections virales…), le métabolisme de la cellule est modifié : il libère de nouveaux COV et fait varier les proportions de ceux déjà présents.

Cette combinaison de molécules volatiles forme une signature chimique propre à chaque affection, que le chien apprend à reconnaître. On parle aussi de modification du volatilome lors de la maladie.

Le chien ne perçoit pas une molécule isolée. Il apprend à reconnaître un motif complet, au milieu de milliers d'odeurs concurrentes, et à le signaler. C'est une opération de discrimination, pas d'analyse.

Des composés identifiés, maladie par maladie

La chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse permet d'identifier une partie de ces composés. Le chien, lui, travaille sur le mélange entier — ce qui explique qu'il puisse réussir là où l'analyse instrumentale, centrée sur quelques marqueurs, échoue encore, d'autant que plusieurs études ont montré que l'odorat du chien reste plus sensible que les machines les plus performantes.

Cancer du poumon
Acétate d'éthyle et 2-pentanone présentent une corrélation positive forte avec les marquages du chien.
Cancer de la prostate
2,6-diméthyl-7-octan-2-ol et 2-octanone, biomarqueurs urinaires décrits dans la littérature.
Cancer de la vessie
Produits du catabolisme des cellules tumorales, issus de la peroxydation des membranes.
SARS-CoV-2
Catabolites de la réplication virale, et protéines virales — Spike S1, Spike S2, nucléocapside N. Des aldéhydes et dérivés chlorés sont évoqués pour l'air expiré.

Pour de nombreuses affections pathologiques, la nature exacte des composés reste inconnue. Cela n'empêche pas la détection : le chien n'a pas besoin de la liste pour reconnaître le motif.

02

L'appareil olfactif

Un instrument de détection et de mesure, dont on peut décrire le fonctionnement et les performances.

Capter

En respiration normale, l'air traverse la cavité nasale à 1 mètre par seconde, pour un débit de 100 millilitres par seconde. Le reniflement change de régime : la vitesse monte à 10 mètres par seconde et le débit à 1 litre par seconde. Le chien qui renifle ne sent pas plus fort — il fait passer dix fois plus d'air, dix fois plus vite, sur sa muqueuse olfactive.

Une seconde voie, rétro-nasale, achemine les molécules libérées dans la cavité buccale vers l'appareil olfactif au moment de l'expiration.

Amplifier

Le nombre de cellules olfactives varie fortement selon la morphologie : environ cent millions chez un bouledogue, deux cents millions chez un berger allemand. Chaque cellule porte de nombreux récepteurs, et l'on compte environ 350 à 400 types de récepteurs différents — c'est leur combinatoire, et non le seul décompte des cellules, qui permet de discriminer un motif moléculaire.

Au niveau du bulbe olfactif, environ 25 000 axones de cellules neuroréceptrices convergent vers seulement dix cellules mitrales. Ce rapport de convergence coûte de la précision spatiale — le chien localise mal la source — mais il amplifie massivement le signal. C'est ce compromis, et non la seule surface de muqueuse, qui explique l'écart avec l'homme.

Le seuil de détection descend sous 0,001 partie par million. L'image usuelle — une goutte diluée dans une piscine olympique — donne l'ordre de grandeur sans donner la mesure.

03

Les chiens

Ni chenil, ni élevage dédié. Et pas n'importe quel chien.

L'Institut ne détient pas de chenil. La majorité des chiens appartiennent à des familles de particuliers bénévoles : ils travaillent en séance, puis rentrent chez eux. Les autres sont des chiens de services départementaux d'incendie et de secours, mis à disposition avec leurs « conducteurs », et vivent également en milieu familial.

La sélection

La morphologie compte : chez les races brachycéphales, la déformation du crâne et la moindre surface de muqueuse olfactive liée à la taille du museau réduisent les facultés olfactives. Bergers et retrievers sont privilégiés. La sélection porte sur la motivation au jeu — et de ce fait au « travail » — et sur la stabilité comportementale.

L'acuité d'un chien n'est pas une constante. Elle varie avec son âge, son état physiologique, son alimentation et sa condition physique — ces facteurs sont détaillés au bloc 09, parce qu'ils déterminent la validité d'une séance.

04

Le créancement

Six étapes, dans cet ordre. Aucune ne peut être sautée.

  • Étape 1Sélection — aptitudes olfactives, motivation au travail, équilibre comportemental.
  • Étape 2Gestuelle de détection — le chien apprend le comportement par lequel il signalera un échantillon positif. Conditionnement opérant au clicker, renforcement positif par le jeu ou la récompense alimentaire ; il s'habitue au dispositif soutenant les prélèvements.
  • Étape 3Discrimination — distinguer une odeur cible d'odeurs voisines (« bouquets » odorants très proches) présentées simultanément.
  • Étape 4Créancement — mémorisation durable de l'effluve cible, qui devient la référence du chien. Elle nécessite de présenter au chien plus de 40 prélèvements différents (patients différents), dans la mesure où un chien peut mémoriser environ 35 odeurs individuelles différentes. L'objectif est ici qu'il mémorise la partie commune à l'odeur de chaque prélèvement.
  • Étape 5Seuil de détection — travail sur concentrations décroissantes jusqu'à la limite de fiabilité du chien.
  • Étape 6Odeur de la maladie recherchée — travail plus spécifique sur la maladie en cause et détermination des valeurs individuelles de sensibilité et spécificité pour chaque chien.

Les durées varient selon la cible. Pour le programme CoViD-19, conduit dans les conditions de l'urgence sanitaire, les sources font état d'une formation de quelques semaines.

Le marquage

Le marquage est passif et immobile : truffe maintenue devant le prélèvement, ou position assise tenue plus de trois secondes, parfois avec fixation du regard. Un chien qui hésite ne marque pas ; l'hésitation se lit, et elle renseigne le conducteur autant que le marquage.

La dernière étape est spécifique à une pathologie. C'est pourquoi un chien est créancé pour une affection, et non à la détection en général.

05

La chaîne de l'échantillon

Avant le chien, il y a le prélèvement — et c'est là que se joue la validité.

Le prélèvement

Une compresse axillaire suffit à capter la signature. Ni piqûre, ni prélèvement de tissu, ni examen physique. Selon les protocoles, la matrice peut aussi être l'urine, la salive, l'air expiré ou les selles.

La personne prélevée ne rencontre jamais le chien. L'échantillon est anonymisé, tracé, puis présenté séparément. Ce détour n'est pas qu'une commodité de protocole : environ 15 % des personnes sont phobiques du chien, par peur ou, dans certains cas, par culture. Le prélèvement sur compresse lève l'obstacle, et garantit en même temps l'anonymat du dépistage.

Conservation et remise en condition

Le protocole de conservation fait partie du résultat. Sur l'étude prostate, par exemple, l'urine est congelée à −20 °C, décongelée douze heures au réfrigérateur, puis laissée deux heures à température ambiante avant d'être reconditionnée sur compresse tissée.

Ce niveau de contrainte n'est pas un excès de précaution : une chaîne de conservation différente produit une odeur différente, et donc un résultat qui n'est pas comparable.

06

Le dispositif et la séance

Comment une ligne de détection est montée.

Le boîtier de la machine DDTS, à ports multiples, de marque Kynoscience.
Machine DDTS
Dispositif de présentation en aveugle sur postes fixes, de marque Kynoscience. Employé en protocole de recherche.
Un chien présente sa truffe dans un cône d'olfaction monté sur pied.
Cônes
Supports de présentation individuels, utilisés pour l'apprentissage de la gestuelle et le travail de discrimination.
Le dispositif quick-sniff de l'Institut NOSAÏS : une ligne de ports de présentation montée sur rail.
Quick-sniff
Dispositif de présentation rapide, adapté aux cadences de terrain.

La ligne

Les échantillons sont disposés en ligne. L'ordre change à chaque passage : un chien qui apprendrait une position au lieu d'une odeur donnerait des résultats parfaits et faux.

La ligne comporte des échantillons témoins — références négatives qui valident la spécificité du marquage. Certaines lignes sont entièrement négatives : un chien qui marque quand même signale un problème de créancement ou de conduite, et non un cas.

07

Le double aveugle

Le vrai risque n'est pas le chien : c'est l'humain au bout de la laisse.

Un chien lit son conducteur. Une hésitation, un regard, un ralentissement suffisent à orienter un marquage. Si le conducteur connaît la réponse, le résultat n'a aucune valeur.

D'où le double aveugle : le chien ignore la bonne réponse, et son conducteur aussi. Sur l'étude SALICOV, l'aveugle était total pour l'ensemble des personnes présentes sur le site.

Le cône d'olfaction : l'échantillon, en bocal, est placé dans le boîtier ; le chien renifle par l'ouverture large du cône.
Le cône d'olfaction. Le prélèvement (ici négatif) est positionné dans le boîtier avant présentation au chien.
Schéma de la phase de validation : un miroir sans tain rend invisible, pour le cynotechnicien et son chien, la personne qui enregistre les données de travail ; les prélèvements utilisés sont rangés dans des bacs numérotés.
Phase de validation : le miroir sans tain. La personne qui enregistre les données de travail reste invisible pour le cynotechnicien et pour le chien.

L'objectif est un chien qui fait sa recherche seul et qui renforce sa certitude de positivité en apprenant qu'il dispose d'une zone de « non-marquage » — au cas où il ne trouve aucun échantillon positif — qui génère elle aussi une récompense.

Ce qui consolide un résultat

La répétition
Un marquage isolé ne vaut rien. C'est la reproductibilité qui fait le résultat.
Le second chien
Confirmation d'un marquage par un autre binôme.
Le contrôle dans le temps
La performance d'un chien se vérifie périodiquement. Elle n'est pas acquise une fois pour toutes.
Les faux positifs et faux négatifs
Ce sont des données de travail, enregistrées et analysées. Pas des échecs à masquer.
08

Le binôme et la chaîne de détection

Le chien n'est jamais seul, et son signal n'est jamais une conclusion.

L'unité de travail est le binôme cynotechnicien–clinicien. Le cynotechnicien conduit le chien et lit son comportement, jusqu'au stade où celui-ci est capable de travailler seul, avec des marquages sans hésitation ; il garantit également les conditions de la séance. Le clinicien porte la responsabilité médicale : interprétation du signal, orientation, suite donnée.

Un cynotechnicien conduit son chien de détection en laisse, dans le cadre d'un exercice.
Le binôme cynotechnicien–chien. Sur le terrain comme en séance, le conducteur reste le premier lecteur du comportement de son chien.
  • 1Prélèvement biologique standardisé, non invasif.
  • 2Traçabilité, conservation, remise en condition.
  • 3Présentation en aveugle sur dispositif, ordre randomisé, témoins insérés.
  • 4Marquage du chien, enregistrement du signal.
  • 5Orientation vers l'examen de confirmation.

La détection canine est un acte d'orientation pré-analytique. Elle ne pose pas de diagnostic : elle oriente la décision clinique.

09

Limites et conditions de validité

Ce que le procédé ne fait pas, et ce qui le fait échouer.

Ces limites ne sont pas des réserves d'usage. Ce sont les conditions auxquelles les résultats publiés ont été obtenus : un déploiement qui ne les respecterait pas ne les reproduirait pas.

Ce qui tient au chien

Spécialisation
Un chien est créancé pour une maladie. Il ne transfère pas ses acquis à une autre.
Durée de travail utile
Une à deux heures par jour. Au-delà, l'adaptation olfactive dégrade la performance. Le chien n'est pas un instrument de mesure continu.
Durée de carrière
Environ huit ans d'exercice. Toute montée en charge suppose un renouvellement permanent, et la formation initiale peut se révéler plus longue pour certains chiens.
Âge
Le vieillissement entraîne une atrophie de la muqueuse nasale et une altération de l'innervation.
État physiologique
Chez la femelle, l'acuité est maximale à l'ovulation.
Alimentation
Le jeûne augmente l'acuité par la voie de l'orexine ; la satiété et une ration riche en acides gras saturés la diminuent, mais les acides gras polyinsaturés et les antioxydants l'améliorent.
Effort
Le halètement empêche de renifler simultanément. Un chien qui vient de courir ne détecte pas.
Dysosmies
Rhinites, maladies endocriniennes — syndrome de Cushing, diabète — et exposition à la pollution détériorent les récepteurs olfactifs.
Un chien de détection sollicite lui-même une pause en actionnant un bouton au sol.
Le chien peut demander sa pause. Il actionne lui-même un bouton pour signaler qu'il souhaite s'arrêter — cohérent avec la limite de une à deux heures de travail utile par jour.

Ce qui tient à l'environnement

Température
Les températures extrêmes dessèchent la muqueuse.
Hygrométrie et vent
Une faible humidité et un vent fort dégradent la captation. La pluie ou la neige forment un film liquide sur la truffe et perturbent le signal.

Ce qui tient au protocole

Personnes en mouvement
Le travail sur personnes en flux présente des limites connues et documentées. Il ne se déduit pas des résultats obtenus sur échantillons.
Chaîne de l'échantillon
Une conservation ou une remise en condition différentes produisent une odeur différente. Les résultats ne sont alors plus comparables.
Variabilité entre chiens
Deux chiens créancés sur le même protocole n'ont pas les mêmes performances. Les résultats se publient par chien, jamais consolidés.

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