Une nouvelle plate-forme de test en cours de développement par des chercheurs de la Yale School of Public Health (YSPH) et CytoAstra, LLC pourrait fournir un nouveau test non invasif pour le paludisme qui ne nécessite pas d’échantillon de sang.
La technologie de la plate-forme, connue sous le nom de cytophone, détecte l’infection palustre dans les cellules sanguines à l’aide de lasers et d’ultrasons. Les chercheurs qui développent la plateforme pensent qu’elle pourrait fournir des résultats de test plus sensibles et plus fiables par rapport aux tests sanguins plus traditionnels pour le paludisme, qui nécessitent un échantillon de sang et ont tendance à détecter le paludisme uniquement à des charges parasitaires plus élevées, ce qui entrave une détection et un traitement efficaces.
L’équipe de recherche a récemment reçu une subvention de 500 000 $ de la Fondation Bill & Melinda Gates qui leur permettra de construire deux prototypes améliorés de la plate-forme de test et de faire des tests approfondis sur le terrain au Burkina Faso, où le paludisme est endémique, a déclaré le Dr Sunil Parikh, un professeur agrégé d’épidémiologie (maladies microbiennes) à l’YSPH et de maladies infectieuses à la Yale School of Medicine. Parikh est co-chercheur principal du projet.
Le paludisme est un énorme problème de santé dans le monde. En 2021 (l’année la plus récente pour laquelle des données sont disponibles), près de la moitié de la population mondiale vivait dans une zone où le paludisme est endémique, selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS). Selon l’OMS, il y a eu environ 247 millions de cas de paludisme cette année-là, soit une augmentation de 2 millions par rapport à 2020, et 619 000 décès. Les jeunes enfants, les femmes enceintes et les voyageurs non immunisés sont les plus vulnérables aux infections graves.
Le co-investigateur principal de Parikh est Vladimir Zharov, directeur du Arkansas Nanomedicine Center de l’Université de l’Arkansas pour les sciences médicales et co-fondateur de CytoAstra, une société faisant progresser la recherche sur les cytophones. CytoAstra est un sous-récipiendaire de la subvention de la fondation. Zharov, un pionnier des technologies non invasives pour les applications médicales, a précédemment appliqué la technologie des cytophones pour la détection non invasive des cellules de mélanome en circulation. Réalisant l’application potentielle de la plate-forme pour le paludisme humain, Zharov s’est associé à Parikh, dont les centres de recherche sur les interventions contre le paludisme en Afrique, pour développer un prototype de cytophone portable qui pourrait détecter l’infection palustre chez les personnes vivant dans des environnements endémiques.
Pour le paludisme, la technologie des cytophones utilise des lasers à des longueurs d’onde spécifiques focalisés sur les vaisseaux sanguins superficiels. Lorsque les parasites responsables de l’infection par le paludisme pénètrent dans les globules rouges, ils utilisent l’hémoglobine à l’intérieur de ces cellules pour libérer des acides aminés.
Un sous-produit de ce processus est la libération d’hémozoïne, un composé contenant du fer. Lorsqu’il est touché par un laser, l’hémozoïne absorbe plus d’énergie du laser que l’hémoglobine, ce qui signifie que les cellules infectées par les parasites du paludisme absorbent plus que les cellules non infectées. Cette énergie absorbée est transformée en chaleur et la dilatation thermique génère des ondes acoustiques. La technologie du cytophone détecte ces ondes à l’aide d’un petit transducteur à ultrasons placé sur la peau. Après analyse logicielle, les pics des ondes acoustiques détectées peuvent identifier une infection palustre.
Dans une étude antérieure publiée dans Scientific Reports, Zharov et Parikh ont montré que leur appareil pouvait identifier l’infection chez la souris à l’aide d’une espèce de rongeur de parasite du paludisme et dans le sang à l’aide d’un parasite du paludisme humain.
L’équipe de Zharov a ensuite développé une version portable de l’appareil et les chercheurs ont réalisé conjointement une étude de preuve de concept humaine chez des adultes infectés par le paludisme au Cameroun avec le professeur Yap Boum, actuellement directeur exécutif de l’Institut Pasteur de Bangui, et un long- collaborateur permanent du laboratoire Parikh. Les résultats étaient prometteurs et sont en cours d’examen pour publication dans une revue, a déclaré Parikh.
Parikh a salué l’effort de collaboration multidisciplinaire avec Zharov et leurs collègues camerounais pour faire progresser la technologie. Travailler ensemble « a ouvert des portes que nous n’aurions jamais pu ouvrir séparément », a-t-il déclaré.
La technologie des cytophones pourrait représenter une grande amélioration dans le diagnostic, le traitement et la compréhension du paludisme, a déclaré Parikh.
Le paludisme est actuellement diagnostiqué par deux méthodes. En microscopie optique, longtemps la norme de diagnostic, le sang est étalé sur une lame, coloré et étudié au microscope. Mais parce que cela nécessite des ressources et de l’expertise, il est remplacé dans de nombreux domaines par des tests sanguins rapides antigéniques. Ceux-ci sont conçus pour réagir à la présence d’un antigène spécifique, ou d’une protéine trouvée à la surface d’un agent pathogène, dans un échantillon.
Un problème avec les deux méthodes est qu’elles ne sont pas très sensibles.
Vous pouvez avoir une charge parasitaire très importante avec à la fois la microscopie et les tests de diagnostic rapide avant d’avoir un test positif. »
Dr Sunil Parikh, professeur agrégé d’épidémiologie et de maladies infectieuses, École de médecine, Université de Yale
Parce que la technologie du cytophone peut potentiellement analyser un volume de sang beaucoup plus important, elle devrait être beaucoup plus sensible que les tests actuels, a déclaré Parikh. La technologie pourrait également résoudre un problème émergent avec certains tests antigéniques, a-t-il ajouté.
En Afrique, les tests antigéniques les plus courants recherchent un antigène sur Plasmodium falciparum, la dominante locale des cinq espèces de protozoaires qui causent le paludisme humain, et la plus dangereuse. Mais les chercheurs trouvent de plus en plus d’échantillons du parasite avec des délétions de cet antigène. Dans certains endroits, la plupart des parasites n’expriment plus cet antigène, a déclaré Parikh.
Étant donné que le cytophone utilise l’hémozoïne, que toutes les espèces de parasites du paludisme produisent dans le cadre de leur cycle de vie, comme marqueur, cela éviterait ce problème, a déclaré Parikh.
« Nous ne pensons pas qu’il y ait jamais une situation où l’hémozoïne ne serait pas présente au cours du cycle de vie du parasite », a-t-il déclaré.
En plus des problèmes de diagnostic, un défi qui afflige le traitement du paludisme à long terme est que les parasites deviennent résistants aux médicaments. Étant donné que la technologie se concentre sur l’hémozoïne, elle pourrait être utile aux chercheurs qui tentent de développer et d’étudier de nouveaux médicaments antipaludiques qui ciblent cette voie chez l’homme, de manière non invasive, a déclaré Parikh. « Je pense que ce serait une avenue vraiment excitante pour cet appareil. »
