Alors que l’attention des autorités de santé publique a été rivée sur la pandémie actuelle de COVID-19, causée par le nouveau coronavirus SARS-CoV-2, de nombreux autres virus ont furtivement fait le tour du monde, provoquant des maladies graves et la mort chez les humains et d’autres animaux.
L’un de ces agents pathogènes est un virus responsable de la peste porcine africaine (PPA). La maladie hautement contagieuse et souvent mortelle a dévasté les populations porcines du monde entier et se propage actuellement rapidement en Afrique, en Europe, en Asie et dans les Amériques.
Aucun traitement ou vaccin n’existe pour la peste porcine africaine. Les troupeaux de porcs doivent être surveillés en permanence pour détecter tout signe de la maladie. Si la PPA est suspectée, une confirmation en laboratoire est effectuée. Il s’agit souvent d’une entreprise coûteuse et longue (généralement quelques jours entre la collecte de l’échantillon et la sortie des résultats des tests), ce qui rend difficile la maîtrise des épidémies de peste porcine africaine. Les résultats positifs des tests sont généralement suivis de l’abattage de tous les animaux affectés ou exposés.
Dans une nouvelle étude, Chao Wang, chercheur à l’Arizona State University, et ses collègues proposent une méthode innovante pour diagnostiquer rapidement la maladie, ce qui pourrait révolutionner le processus et aider à protéger des millions d’animaux dans le monde. Wang est chercheur au Biodesign Center for Molecular Design and Biomimetics et à la School of Electrical, Computer & Energy Engineering.
Le projet est une collaboration entre l’ASU et le Centro de Investigación en Sanidad Animal en Espagne, qui est également le laboratoire de référence de l’Union européenne et le centre de référence de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture pour la peste porcine africaine.
Wang et ses collègues ont reçu environ 750 000 $ de financement du programme Agriculture and Food Research Initiative de l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture du Département américain de l’agriculture pour poursuivre leur test de diagnostic, baptisé NaSRED, (pour la détection électronique rapide soutenue par les nanoparticules) , un moyen très précis de détection de l’ASFV, le virus responsable de la peste porcine africaine.
NaSRED offre plusieurs avantages par rapport aux méthodes existantes. Le test peut être effectué à un coût considérablement réduit, donnant des résultats en quelques minutes plutôt qu’en heures ou en jours. Il peut facilement être réalisé sur le terrain, sans avoir recours aux installations de laboratoire sophistiquées requises pour le traitement de tests de diagnostic similaires.
Remarquablement, on estime que la sensibilité diagnostique de NaSRED dépasse celle des dosages immuno-enzymatiques (ELISA), l’étalon-or actuel pour de tels tests, de plus de 10 fois et dépasse la plage dynamique d’ELISA de plus de 100 fois. (La plage dynamique est la plage allant des quantités les plus basses aux plus élevées qu’un test de diagnostic peut mesurer.)
La technique de base a déjà montré des résultats impressionnants, où un prototype antérieur a été utilisé pour identifier la présence de deux agents pathogènes humains mondiaux, le SRAS-CoV-2 et Ebola.
Je suis tombé sur le virus ASF et j’ai été immédiatement étonné par sa complexité. La particule virale elle-même est protégée par plusieurs couches et décorée de plus de 50 protéines structurelles, contrairement à la particule virale SARS-CoV-2 avec une seule bicouche lipidique et quelques protéines de surface. Il est donc extrêmement difficile de comprendre comment le virus fonctionne pour causer les dégâts. C’est aussi l’une des principales raisons pour lesquelles il n’y a pas de vaccin efficace disponible. Par conséquent, les diagnostics de virus pour la peste porcine africaine sont d’une importance primordiale. »
Chao Wang, chercheur, Arizona State University
Menace invisible
La peste porcine africaine est une maladie virale extrêmement contagieuse, qui se propage souvent comme une traînée de poudre dans les populations porcines et inflige des taux de mortalité de 95 à 100 %. Le virus provoque une maladie grave chez les porcs domestiques et sauvages.
La peste porcine africaine a été détectée pour la première fois en Afrique de l’Est au début des années 1900, puis s’est propagée en Europe à la fin des années 1950. Plus récemment, ASF a semé la destruction dans de nombreux pays asiatiques. La Chine a été particulièrement touchée, perdant environ 50 % de ses porcs à cause de la maladie depuis sa première apparition en 2018, entraînant des pertes économiques directes de 141 milliards de dollars en un an seulement.
La maladie cause des difficultés socio-économiques considérables dans les pays qui exportent des porcs vivants et des produits à base de porc, ainsi que dans les pays où les porcs sont des sources alimentaires importantes dans l’alimentation.
Alors que les États-Unis, y compris Porto Rico et les îles Vierges américaines, sont actuellement exempts de peste porcine africaine, on pense qu’ils courent un risque accru d’importer la maladie via d’autres pays des Amériques où la peste porcine africaine est déjà présente, notamment en République dominicaine et en Haïti. .
L’effet de l’ASF atteignant les États pourrait être dévastateur car les États-Unis sont le troisième plus grand producteur de porc au monde, avec plus de 11,5 millions de tonnes de porc produites chaque année, et c’est aussi le deuxième plus grand exportateur de porc au monde. Les États-Unis pourraient faire face à des conséquences économiques considérables si la PPA est introduite.
Relever le défi
Les tests de diagnostic existants pour la peste porcine africaine impliquent la détection d’acide nucléique, d’anticorps ou d’antigènes spécifiques au virus de la peste porcine africaine. Les tests les plus sensibles, y compris la réaction en chaîne par polymérase (PCR) en temps réel et ELISA, nécessitent des installations de laboratoire et du personnel qualifié pour être effectués. Ils impliquent également souvent de longs délais d’obtention des résultats, un inconvénient important lors du suivi d’une maladie contagieuse à évolution rapide et explosive comme la PPA.
Idéalement, les populations porcines devraient être sous surveillance continue au moyen d’un diagnostic portable, stocké à proximité des enclos des animaux, permettant une détection plus précoce et plus rapide des maladies à moindre coût. Une telle méthode permettrait également des tests généralisés et à haute fréquence, un facteur crucial pour perturber la chaîne de transmission du virus et contenir une épidémie de peste porcine africaine.
Le projet comprend la conception et la validation de NaSRED, un dispositif de détection de diagnostic portable, utilisant des nanoparticules métalliques. Le test NaSRED utilise des collections de nanoparticules métalliques avec différentes caractéristiques optiques pour débusquer les biomarqueurs de la PPA ; signaux révélateurs de la présence du virus de la PPA.
La proposition de projet décrit la détection d’une protéine ASF spécifique connue sous le nom de p72 et de deux anticorps ASF, anti-p54, anti-p30, ce qui en fait un test beaucoup plus précis et sensible, par rapport aux diagnostics qui ne testent qu’une seule de ces signatures de la maladie.
La technologie utilise des nanoparticules métalliques fixées avec des liants moléculaires spécifiques appelés ligands, qui recherchent les protéines et les anticorps associés au virus ASF. Lorsque les nanoparticules rencontrent des protéines ASF et des anticorps dans un échantillon de sang, les cibles de la maladie collent comme de la colle aux capteurs de nanoparticules.
Lorsque les protéines ASF et les anticorps adhèrent aux nanoparticules, ils s’agrègent pour former des grappes. Le poids accru de ces grappes les fait couler au fond du tube à essai, provoquant un changement de couleur détectable dans la solution. Les propriétés optiques uniques de ces grappes, qui signalent une identification positive du virus de la peste porcine africaine, sont observées lorsque la lumière traverse la solution.
À l’aide de circuits électroniques simples et peu coûteux, le système peut facilement convertir les signaux optiques produits par les nanoparticules métalliques en une lecture électronique quantitative des résultats des tests. Les signaux collectés seront automatiquement enregistrés par des circuits et transmis aux ordinateurs ou au téléphone, où les résultats négatifs ou positifs seront affichés, ce qui rendra le test encore plus facile qui pourrait éventuellement être effectué par les agriculteurs.
Le système de détection final, idéal pour les tests côté stylo, sera portatif et le coût des matériaux devrait être d’environ 20 $, tandis que des tests individuels peuvent être effectués pour moins de 1 $. Les tests rapides, nécessitant moins d’un microlitre de sang, fourniront des résultats en quelques minutes.
La technologie est une option particulièrement attrayante pour tester les porcs dans des environnements à ressources limitées et promet d’améliorer considérablement les efforts de lutte contre ce fléau mondial.
