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Un nouveau capteur peut détecter non seulement la présence d’un virus, mais aussi son caractère infectieux – une distinction importante pour contenir la propagation virale. Des chercheurs de l’université de l’Illinois Urbana-Champaign et des collaborateurs ont mis au point ce capteur, qui intègre des fragments d’ADN spécialement conçus et une détection par nanopore, pour cibler et détecter les virus infectieux en quelques minutes sans devoir prétraiter les échantillons.

Un nouveau capteur

Ils ont démontré la puissance de ce capteur avec deux virus-clés qui causent des infections dans le monde entier : l’adénovirus humain et le virus responsable du COVID-19. « L’état d’infectivité est une information très importante qui peut nous dire si les patients sont contagieux ou si une méthode de désinfection de l’environnement fonctionne », a déclaré Ana Peinetti, première auteure de cette étude, qui a réalisé ces travaux alors qu’elle était chercheuse postdoctorale à l’Illinois.

« Notre capteur combine deux éléments-clés : des molécules d’ADN hautement spécifiques et une technologie de nanopores très sensible. Nous avons développé ces molécules d’ADN hautement spécifiques, appelées aptamères, qui non seulement reconnaissent les virus mais peuvent également différencier le statut d’infectivité du virus. »

« Avec le virus qui cause le COVID-19, il a été démontré que le niveau d’ARN viral a une corrélation minimale avec l’infectivité du virus. Au stade précoce, lorsqu’une personne est infectée, l’ARN viral est faible et difficile à détecter, mais la personne est très contagieuse », a déclaré YI Lu, professeur en chimie.

« Lorsqu’une personne est rétablie et n’est pas infectieuse, le niveau d’ARN viral peut être très élevé. Les tests antigéniques suivent un schéma similaire, bien que plus tardif que celui de l’ARN viral. Par conséquent, les tests d’ARN viral et d’antigène sont tous deux médiocres pour déterminer si un virus est infectieux ou non. Il peut en résulter un retard dans le traitement ou la mise en quarantaine, ou une libération prématurée des personnes qui peuvent encore être contagieuses. »

Une détection en 30 minutes à deux heures

Les tests qui détectent les virus infectieux, appelés tests sur plaque, existent mais nécessitent une préparation spéciale et des jours d’incubation pour donner des résultats. Cette nouvelle méthode de détection peut donner des résultats en 30 minutes à deux heures, indiquent les chercheurs, et comme elle ne nécessite aucun prétraitement de l’échantillon, elle peut être utilisée sur des virus qui ne se développent pas en laboratoire.

La capacité de distinguer les virus infectieux des virus non infectieux et de détecter de petites quantités dans des échantillons non traités qui peuvent contenir d’autres contaminants est importante non seulement pour un diagnostic rapide des patients qui sont au stade précoce de l’infection ou qui sont encore contagieux après le traitement, mais aussi pour la surveillance de l’environnement, a déclaré Benito Marinas.

« Nous avons choisi l’adénovirus humain pour faire la démonstration de notre capteur parce qu’il s’agit d’un pathogène viral d’origine hydrique émergent et préoccupant aux États-Unis et dans le monde entier », a déclaré M. Marinas. « La capacité de détecter l’adénovirus infectieux en présence de virus rendus non infectieux par les désinfectants de l’eau, et d’autres substances qui font potentiellement interférentes dans les eaux usées et les eaux naturelles contaminées, constitue une nouvelle approche sans précédent. Nous voyons le potentiel de cette technologie pour assurer une protection plus solide de l’environnement et de la santé publique. »

Pour d’autres agents pathogènes

Selon les chercheurs, cette technique de détection pourrait être appliquée à d’autres virus, en modifiant l’ADN pour cibler différents agents pathogènes. Les aptamères d’ADN utilisés dans ce capteur peuvent être facilement produits avec des synthétiseurs d’ADN largement disponibles, de la même manière que les sondes d’ARN produites pour les tests PCR. Les capteurs de nanopores sont également disponibles dans le commerce, ce qui rend cette technique de détection facilement évolutive, a déclaré Lu, maintenant professeur à l’université du Texas à Austin.

Les chercheurs s’efforcent d’améliorer la sensibilité et la sélectivité de ces capteurs et intègrent leurs aptamères d’ADN à d’autres méthodes de détection, telles que des bâtonnets de couleur changeante ou des capteurs fonctionnant avec des smartphones, afin d’éliminer le besoin d’équipements spéciaux. Grâce à leur capacité à distinguer les virus non infectieux des virus infectieux, les chercheurs espèrent que leur technologie pourra également aider à comprendre les mécanismes d’infection.

Également pour les variants du COVID-19

« En outre, cette technologie aptamère pourrait être développée en plateformes multicanaux pour la détection d’autres pathogènes viraux émergents d’origine hydrique qui posent un problème de santé publique et environnementale, tels que les norovirus et les entérovirus, ou pour les variants du virus qui cause le COVID-19 », a déclaré Marinas.

Cette recherche a été publiée dans Science Advances.

Source : University of Illinois at Urbana-Champaign
Crédit photo : StockPhotoSecrets