Détection du virus de la COVID-19 au cours des premiers stades

Publié le 11/06/2020

En quoi consiste le projet de recherche Viranostic?

Le projet Viranostic a pour vocation de développer des appareils de diagnostic pouvant détecter les infections COVID-19 à un stade précoce, et ce, à partir du matériel génétique du virus. En cas de succès, cela permettra une gestion beaucoup plus facile et rapide de la maladie en raison du développement d’une technologie rendant les tests largement disponibles.

Lors d’une infection par la Covid-19, il faut un certain temps avant que les patients ne développent et ne reconnaissent les symptômes. Cela signifie qu'au cours des premiers jours, les patients sont asymptomatiques. La concentration en virus est faible, mais se trouve dans un stade où elle augmente rapidement.

Le projet de recherche Viranostic vise à détecter de manière directe l'ARN (acide ribonucléique) du virus, ce qui diffère des méthodes actuelles nécessitant une amplification moléculaire. Cette dernière consiste principalement à faire plusieurs copies de fragments d'ARN via l’utilisation d’une Réaction de Polymérisation en Chaîne (PCR). Il s’agit d’un procédé très efficace pour détecter des quantités minimales mais, en contexte de pandémie, il présente de fortes limitations liées à la disponibilité des réactifs fondamentaux, aux erreurs survenant lors des premières copies, et à la sensibilité aux mutations du virus.

Des «réactifs», qui sont des substances ajoutées pour tester si des réactions se produisent, sont utilisés dans la détection des virus pour les tests PCR et également pour des méthodes alternatives.

La recherche menée au LIST vise à éviter le recours aux réactifs spécialisés, qui sont actuellement utilisés pour le diagnostic moléculaire. A la place, des réactifs synthétiques, qui dispose d’une grande capacité de production à l’échelle mondiale, seront préférés. Ceux-ci devraient également être moins onéreux que dans les tests PCR.

La technologie a pour but de détecter l'infection à un stade précoce, c’est-à-dire lorsque les concentrations virales sont encore faibles ou lorsque les symptômes ne sont pas encore apparents, permettant ainsi une meilleure gestion des soins de santé et un meilleur résultat clinique pour le patient.

Sivashankar Krishnamoorthy, Principal Investigator du projet explique : «Ces premiers jours seraient parfaits pour détecter les infections dès le début de la période infectieuse». De même, différentes formes du virus pourront être détectées en même temps – aussi appelé «multiplexage».

Comment ? Le progrès est rendu possible par la miniaturisation des transducteurs plasmoniques et électrochimiques, qui sont capables de détecter des quantités plus faibles de molécules d'ARN viral tout en permettant un diagnostic avec plusieurs biomarqueurs d'infection COVID-19 à un stade précoce.

Le développement des transducteurs prend ses sources dans des concepts scientifiques impliquant l'ingénierie de la structure et de la fonction des capteurs au niveau moléculaire pour améliorer la sensibilité ainsi que les temps de réponse. Les technologies du LIST permettent d’accéder à de hautes sensibilités sans perdre la fiabilité requise pour des applications cliniques. Comme la technologie de Viranostic cible une détection directe de l'ARN viral, sans amplification moléculaire, ces développements peuvent s’appliquer à d’autres besoins de diagnostics pour d’autres maladies ou conditions de santé.

Cependant, Sivashankar souligne que «même si vous disposez aujourd'hui d'un processus et d'une technologie permettant de détecter le virus, ils ne pourront sans doute pas être utilisés dans les une à deux années à venir, car ils doivent passer par un processus d'approbation avant d'être mis sur le marché».

Quelle est la contribution du LIST dans cette recherche?

En bref, le LIST permet de déployer des technologies pour la recherche sur la détection moléculaire par des approches optiques et électrochimiques. Les technologies du LIST proposées pour une bio-détection « label-free » sont particulièrement bien positionnées pour offrir une sensibilité et une évolutivité compatibles avec la production industrielle.

Dans le cadre de ce projet, le LIST collabore aussi avec le Luxembourg Institute of Health (LIH) sur les stratégies de capacité diagnostique des tests à grande échelle pour le Luxembourg. « Nous avons également un partenaire au Danemark, à l'université de Copenhague, qui travaille avec nous sur ce projet et aussi sur un autre », déclare Sivashankar.

Quel est votre rôle au sein de Viranostic?

«Je suis le Principal Investigator du projet de recherche Viranostic, financé par le FNR, et travaille à parts égales avec César Pascual Garcia, associé principal de recherche sur ce projet. »

A propos des chercheurs:

Sivashankar Krishnamoorthy dirige le groupe «Nano-enabled medicine and cosmetics» au sein du département «Materials Research and Technology» du LIST. Il dispose de plus de 16 ans d'expérience dans le développement de nano-technologies de pointe, et de leur intégration dans des appareils ou interfaces fonctionnelles. Actuellement, ses recherches se concentrent sur l'étude et le contrôle de la structure et de la fonctionnalité jusqu'aux résolutions moléculaires en application aux biocapteurs plasmoniques et aux interfaces biologiques nano-structurées.

César Pascual García a rejoint le LIST il y a six ans au sein du groupe «Nano-enabled medicine and cosmetics», avec un financement ATTRACT du FNR, pour développer un contrôle électrochimique de réactions chimiques à travers le projet NANOpH. Il a dirigé les activités liées aux capteurs électrochimiques et il est actuellement coordinateur du projet FET-OPEN, financé par un ERC, qui vise à développer une plateforme flexible pour le criblage de peptides linéaires, pouvant mener à des applications potentielles pour la découverte de vaccins contre le cancer ou l'identification de biomarqueurs de maladies infectieuses comme l'actuelle pandémie COVID-19.