Des chercheurs de l’université de Californie, aux Etats-Unis, ont mis au point un test qui a démontré durant sept ans d’étude clinique son efficacité pour diagnostiquer indifféremment toutes les maladies infectieuses du système nerveux central. Il a ensuite été adapté et accéléré pour les infections respiratoires pour en faire un atout en contexte pandémique. Les infections du système nerveux central (SNC) peuvent être très graves voire mortelles. Généralement elles évoluent rapidement en dégradant l’état du patient et elles sont souvent difficiles à diagnostiquer en raison du chevauchement des symptômes cliniques. Ces infections nécessitent donc un diagnostic et une prise en charge aussi rapides que précis. Le diagnostic de ces maladies se base généralement sur le cumul de plusieurs tests : sérologiques, de culture, d’amplification ciblée des acides nucléiques… Il reste à ce jour coûteux, chronophage et d’une relative efficacité (exemple : 50 % d’échec pour le diagnostic de la méningo-encéphalite). Pour tenter de remédier à cette situation, une équipe de chercheurs de l’université de Californie à San Francisco (UCSF), aux Etats-Unis, a mis au point un nouveau type de test métagénomique. Il s’agit d’un test métagénomique par séquençage de nouvelle génération (ou mNGS pour “metagenomic next-generation sequencing”). Selon les chercheurs, ce test permet de diagnostiquer indifféremment toutes les infections du SNC, tous types d’agents pathogènes compris (virus, bactéries, champignons, parasites).
D’autres méthodes, basées notamment sur les technologies moléculaires comme les tests PCR (Polymerase Chain Reaction) ou le séquençage de nouvelle génération, sont actuellement développées mais présentent des limites principalement liées au coût et à l’expertise technologique. Des méthodes alternatives, comme les tests de diagnostics rapides ou les biosenseurs connectés aux smartphones, émergent également pour répondre aux besoins des environnements à faibles ressources, malgré leur relatif manque de précision.
Les chercheurs Charles Chiu, Joe DeRisi, Michael Wilson et Steve Miller de l’UCSF avaient commencé à développer le test mNGS dès le début des années 2010, dans le but d’analyser le liquide céphalo-rachidien à la recherche d’infections du SNC graves et difficiles à diagnostiquer. Le test a par la suite été réalisé sur des milliers de patients présentant des symptômes neurologiques sérieux et inexpliqués dans divers hôpitaux américains, dont celui de l’université de Californie. Ainsi, entre juin 2016 et avril 2023, 4828 échantillons de LCR ont été soumis au test mNGS qui a montré un taux de sensibilité de 86 %, et qui a permis de révéler que 14,4 % des échantillons présentaient une infection du SNC, en identifiant avec précision l’agent pathogène, qu’il soit virus (71,9 %), bactérie (16,6 %), champignon (8,5 %) ou parasite (2,9 %).
Dès ses débuts, le test mNGS avait déjà marqué les esprits aux Etats-Unis, en faisant les premiers titres en 2014 suite au diagnostic en moins de 48 heures de la mystérieuse infection d’un jeune garçon du Wisconsin, gravement malade et admis aux soins intensifs depuis des semaines, sans que les médecins puissent aboutir à un diagnostic. Il a ainsi été sauvé in extremis en découvrant qu’il était atteint d’une forme grave de la leptospirose, une maladie inflammatoire d’origine bactérienne pouvant atteindre le cerveau et provoquer une encéphalite dans ses formes les plus graves. Les médecins avaient ainsi pu sauver le jeune garçon en lui administrant en urgence un traitement à base de pénicilline.
Pour aboutir à des résultats aussi performants, le test mNGS utilise une technique de séquençage génomique qui, au lieu de chercher un seul pathogène à la fois, permet d’analyser tous les acides nucléiques, ARN et ADN, présents dans un échantillon. Ainsi, après le prélèvement et la préparation de l’échantillon, l’ensemble du matériel génétique qui s’y trouve (qu’il soit humain ou microbien) est extrait. Le séquençage de nouvelle génération (NGS) permet alors de lire toutes les séquences génétiques présentes. Ensuite, des algorithmes bio-informatiques permettent de séparer les séquences humaines des autres et comparent ces dernières à des bases de données de millions de séquences d’agents pathogènes connus.
Cette technique de séquençage permet ainsi de diagnostiquer rapidement et précisément des infections complexes sans hypothèse préalable, mais aussi de détecter des pathogènes rares ou émergents. Son utilisation semble déjà de plus en plus pertinente, en particulier pour les infections du système nerveux central, mais aussi les infections pulmonaires à plus grand risque épidémique. L’approche métagénomique clinique basée sur le séquençage de nouvelle génération (NGS) est développée dans plusieurs laboratoires de recherche à travers le monde, dont le laboratoire de découverte de pathogènes de l’Institut Pasteur, dirigé par Nolwenn Dheilly, et qui s’appuie sur cette technologie notamment pour détecter, découvrir et caractériser de nouveaux pathogènes.
Cette technologie, dans ses deux versions cérébrale et respiratoire, a reçu en 2023 la désignation de "dispositif révolutionnaire" par l’agence américaine du médicament, la FDA (Food and Drug Administration). D’ailleurs, en juin 2023, le groupe de chercheurs à l’origine de son développement a contribué à créer la compagnie Delve Bio en partenariat avec l’UCSF dans le but de continuer à développer les tests mNGS et d’en élargir l’accès au-delà du périmètre de la recherche universitaire. Aujourd’hui, les chercheurs se projettent déjà et avancent sur la base des résultats de leur étude, quatre indications cliniques pour le test mNGS : la détection d'organismes non cultivables et difficiles à diagnostiquer, le diagnostic général des infections virales, l'identification d'infections rares et inattendues, ainsi que l'aide aux enquêtes de santé publique sur les épidémies.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
