Une nouvelle variante du mpox humain a coûté la vie à environ 5 % des personnes infectées en République démocratique du Congo depuis 2023, dont beaucoup d’enfants. Depuis, elle s’est répandue dans plusieurs autres pays. L’Organisation mondiale de la santé a déclaré l’épidémie une urgence de santé publique de portée internationale le 14 août. En outre, une variante différente mais rarement mortelle du mpox a été responsable d’une épidémie qui s’est propagée à plus de 100 pays depuis 2022.
Il existe un besoin urgent de disposer d’outils de diagnostic plus rapides et plus rentables pour freiner la propagation du mpox et se préparer à l’éventualité d’une future pandémie mondiale. Des chercheurs de l’École de médecine de l’Université de Californie, de l’Université de Boston, et leurs collègues ont développé un biocapteur optique capable de détecter rapidement la variole du singe, le virus responsable du mpox. La technologie pourrait permettre aux cliniciens de diagnostiquer la maladie sur le lieu d’intervention plutôt que d’attendre les résultats de laboratoire.
L’étude de l’équipe est publiée dans Biocapteurs et bioélectronique.
En clinique, les symptômes du mpox tels que la fièvre, la douleur, les éruptions cutanées et les lésions ressemblent à ceux de nombreuses autres infections virales, a déclaré Partha Ray, scientifique associée du projet à la faculté de médecine de l’UC San Diego et co-chercheuse principale de l’étude. « Ainsi, rien qu’en observant le patient, il n’est pas facile pour les cliniciens de distinguer la variole du singe de ces autres maladies. »
De plus, la réaction en chaîne par polymérase (PCR) est actuellement la seule méthode approuvée pour diagnostiquer le mpox. Cela coûte cher, nécessite un laboratoire et peut prendre des jours ou des semaines pour obtenir des résultats.
« Une combinaison mortelle en cas d’épidémie ou de pandémie à propagation rapide », a déclaré Ray.
La recherche d’un meilleur diagnostic moléculaire du mpox s’appuie sur plus de 10 ans de recherche dans le laboratoire de Selim Ünlü, professeur distingué d’ingénierie à l’Université de Boston (BU) et co-chercheur principal de l’étude. Le laboratoire a développé des biocapteurs optiques pour détecter, entre autres, les virus responsables de la fièvre hémorragique Ebola et du COVID-19. L’équipe de Ray à l’UC San Diego a collaboré avec le laboratoire d’Ünlü, fournissant une expertise biologique et des échantillons authentifiés à l’équipe d’ingénierie d’Ünlü.
L’étude, dirigée par le premier auteur Mete Aslan, titulaire d’un doctorat. étudiant en génie électrique et électronique à la BU, a utilisé une plate-forme de détection numérique appelée capteur d’imagerie à réflectance interférométrique Pixel-Diversity, ou PD-IRIS, pour détecter le virus.
Les chercheurs ont utilisé des échantillons prélevés sur les lésions d’un patient de l’UC San Diego Health avec du mpox confirmé en laboratoire. Ils ont brièvement incubé les échantillons avec des anticorps monoclonaux contre la variole du singe fournis par le laboratoire de Ray qui se lient aux protéines à la surface du virus. Le complexe virus-anticorps a ensuite été transféré dans de minuscules chambres situées à la surface des puces de silicium du capteur qui ont été traitées pour fixer ces nanoparticules.
L’émission simultanée de longueurs d’onde précises de lumière rouge et bleue sur les puces a provoqué des interférences, ce qui a entraîné des réponses légèrement différentes lorsque les nanoparticules virus-anticorps étaient présentes. Une caméra couleur a été utilisée pour détecter ce petit signal et compter les particules individuelles avec une sensibilité élevée.
« Vous n’essayez pas de voir la lumière diffusée par la particule virale elle-même, mais vous regardez la signature interférométrique du champ de lumière diffusée mélangé au champ réfléchi par la surface de la puce », a déclaré Ünlü. Il compare le processus à la radio FM, qui mélange un signal faible contenant des informations avec un signal porteur plus puissant à la même fréquence, qui, à son tour, amplifie le signal faible.
Les scientifiques ont également analysé des échantillons de virus de l’herpès simplex et de virus de la variole de la vache, qui présentent des présentations cliniques similaires à celles du mpox. Le test par biocapteur a facilement discriminé les échantillons de mpox de ces autres virus, démontrant que la spécificité du test est essentielle pour distinguer le mpox de ces maladies virales courantes.
« En deux minutes, nous pouvons savoir si quelqu’un a la variole du singe ou non », a déclaré Ray. « De la collecte des échantillons de virus à l’obtention des données en temps réel, cela prend environ 20 minutes. »
En clinique, la rapidité du test permettrait aux prestataires de soins de santé de diagnostiquer les cas de mpox beaucoup plus rapidement que d’envoyer des échantillons à un laboratoire. Ceci est particulièrement important pour ralentir la propagation communautaire dans les pays où les ressources en matière de soins de santé sont rares. Les cliniciens pourraient également commencer le traitement, s’il est disponible, plus rapidement.
Ray envisage que les tests soient produits en masse sous forme de kits et vendus aux cliniques, réduisant ainsi davantage les coûts. Un seul kit en boîte pourrait être utilisé pour tester divers virus, tels que la syphilis ou le VIH.
« La puce serait la même », a déclaré Ray. « La seule chose qui serait différente ici, c’est l’anticorps de liaison qui serait spécifique d’un virus particulier. »
Ray et Ünlü travaillent ensemble vers l’objectif de commercialisation, non seulement pour répondre au besoin urgent de tests rapides mpox en République démocratique du Congo, mais également pour empêcher les épidémies de se transformer en pandémies. Cependant, les chercheurs affirment que cet effort nécessitera le soutien du gouvernement car il existe peu de marché pour les diagnostics permettant de répondre aux menaces futures.
« Si nous ne nous occupons pas de cette épidémie particulière dès maintenant, elle ne se limitera pas à l’Afrique », a déclaré Ray.
Les co-auteurs supplémentaires de l’étude comprennent : Howard Brickner, Alex E. Clark, Aaron F. Carlin, UC San Diego ; Elif Seymour, iRiS Kinetics, Centre d’incubation d’entreprises de l’Université de Boston ; Michael B. Townsend, Panayampalli S. Satheshkumar, Centres de contrôle et de prévention des maladies ; Iris Celebi, Université de Boston ; Megan Riley, axiVEND.
