Un rapport dans le Journal of Molecular Diagnostics, publié par Elsevier, décrit une nouvelle technique qui utilise le séquençage de nouvelle génération (NGS) en temps réel pour analyser de petites quantités d'ADN exempt de cellules microbiennes dans le plasma des patients atteints de septicémie, offrant la possibilité d'un diagnostic précis des agents causant la septicémie quelques heures après avoir prélevé du sang. Les tests de diagnostic actuels ne sont ni rapides ni suffisamment précis pour fournir des informations opportunes et d'une importance cruciale.
Avec jusqu'à 50 millions de cas de septicémie et 11 millions de décès liés à la septicémie par an, la septicémie représente une cause majeure de perte de santé. L'identification fiable et précoce du pathogène permet une intervention antibiotique rapide et la plus appropriée, augmentant ainsi les chances de meilleurs résultats et la survie des patients. Actuellement, les diagnostics standard de soins reposent toujours sur la culture microbiologique des pathogènes respectifs, qui dans la plupart des cas (70 à 90 pour cent) ne fournissent pas de résultats positifs en temps opportun. «
Thorsten Brenner, MD, co-chercheur principal, vice-chef du département d'anesthésiologie, Hôpital universitaire de Heidelberg, Heidelberg, Allemagne
Le NGS englobe plusieurs processus avancés utilisés pour séquencer les nucléotides dans l'ADN. Dans des travaux antérieurs, les enquêteurs ont décrit un système qui utilisait le NGS d'ADN exempt de cellules microbiennes pour détecter les pathogènes sanguins qui était très sensible et plus rapide que les hémocultures standard (dans les 28 heures). Cependant, leur objectif ultime était de développer un test encore plus rapide pour accélérer le traitement.
Pour surmonter cette limitation, les chercheurs ont établi un flux de travail de diagnostic basé sur le séquençage à haut débit (nanopore) de 3ème génération d'ADN microbien. Normalement, le séquençage de nanopores est utilisé pour analyser de longs fragments en quantités suffisantes. Cependant, l'ADN exempt de cellules microbiennes se trouve en petits fragments et en faibles quantités dans le plasma. Le séquençage des nanopores offre la possibilité d'analyses en temps réel pendant le séquençage, ce qui réduit considérablement le temps nécessaire pour obtenir des résultats. «Nous avons également dû créer des procédures bioinformatiques validées et spécifiquement adaptées pour identifier de manière fiable les agents pathogènes», a noté le chercheur principal Kai Sohn, PhD, Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology, Stuttgart, Allemagne.
Cette nouvelle technique repose sur l'utilisation d'un séquenceur de nanopores portable connu sous le nom de MinION. Cet appareil est portable, peut lire des lectures ultra-longues et traite immédiatement les lectures en temps réel.
Dans cette étude de preuve de concept, les enquêteurs ont analysé le plasma de quatre patients septiques et de trois témoins sains hospitalisés en USI. L'ADN de chaque échantillon a subi un séquençage utilisant les deux technologies: le NGS standard (Illumina) et la nouvelle technologie NGS nanopore. Avec le séquençage des nanopores, tous les échantillons de patients septiques se sont révélés positifs pour les agents pathogènes pertinents, qu'ils soient bactériens, viraux ou fongiques.
Après des améliorations supplémentaires, la nouvelle technique a pu atteindre une augmentation de 3,5 fois le débit de séquençage, permettant l'identification des agents pathogènes en quelques minutes après le début du séquençage. En fait, les résultats de la plus haute qualité ont été générés dans les 2 ou 3 heures suivant le début du séquençage. En revanche, avec Illumina, les résultats finaux ne sont disponibles qu'après la fin du séquençage. « Ce nouveau système pourrait faciliter l'adaptation au même quart de travail de l'intervention antibiotique à l'USI, ce qui pourrait, à son tour, améliorer considérablement les résultats pour les patients », a commenté le Dr Sohn.
Les chercheurs ont également comparé la probabilité de détection d'agents pathogènes avec le système MinION à la technique Illumina NGS hautement précise et validée cliniquement dans une analyse rétrospective de 239 échantillons prélevés sur des patients atteints de septicémie. Bien que la précision du séquençage des nanopores soit inférieure à celle d'Illumina (environ 85% contre 99%), ils ont trouvé une forte corrélation entre les résultats générés par MinION vs Illumina.
« Les hémocultures qui prennent du temps, sont sujettes aux erreurs et à la contamination sont toujours considérées comme la norme de soins pour les diagnostics de septicémie, conduisant fréquemment à une thérapie ciblée inappropriée et retardée », a déclaré le professeur Brenner. « La plateforme de séquençage de nanopores séquence en temps réel et a le potentiel de réduire le temps de diagnostic à seulement quelques heures. »
