Les maladies infectieuses sont une cause majeure de décès dans le monde et le diagnostic des infections bactériennes reste un défi en médecine. Et il est plus important que jamais de le faire de manière fiable, compte tenu de la fréquence croissante de la résistance aux antibiotiques. Aujourd'hui, des recherches publiées dans ACS Science centrale pourrait aider les professionnels de la santé à diagnostiquer de manière non invasive les infections bactériennes, à l’aide de tests respiratoires. Les premières expériences ont démontré cette approche chez des animaux souffrant de pneumonie et d'infections du sang, des muscles et des os.
En concevant cette étude, nous avons été motivés par une tendance croissante dans la pratique clinique, selon laquelle les patients et les prestataires veulent immédiatement des réponses qui éclaireront les décisions de traitement. Si un patient se rend à l'urgence ou à une clinique de soins aigus, nous espérons qu'il pourra recevoir un diagnostic d'infection bactérienne aiguë aussi efficacement que possible. »
David Wilson, auteur correspondant de l'étude
Les médecins s’appuient actuellement sur des analyses de sang, des images, des cultures et des diagnostics moléculaires pour identifier la cause des infections, mais ces outils sont limités car lents, non spécifiques ou coûteux. Le début d’une solution potentielle pourrait être le test respiratoire utilisé depuis longtemps pour détecter Helicobacter pylori, une bactérie qui provoque une infection courante de l’estomac. Le test original fonctionne lorsqu'une personne boit un liquide contenant des substances traçables métabolisées par H. pylori. Ensuite, la personne expire dans un appareil qui mesure le dioxyde de carbone marqué dans son haleine, indiquant que l'infection est présente. Inspirés par ce test, Wilson, Kiel Neumann, Marina López-Álvarez et leurs collègues ont décidé d'étendre les capacités de la technologie pour détecter un plus large éventail d'infections bactériennes.
Pour leur prototype, l’équipe a testé du sucre et des alcools de sucre marqués au carbone 13, une forme traçable de carbone que les bactéries métabolisent mais que les cellules humaines ignorent en grande partie. Lors d’expériences en laboratoire, les chercheurs ont identifié plusieurs de ces composés que les bactéries convertissent en dioxyde de carbone marqué au carbone 13. Ensuite, ils ont analysé le gaz marqué à l’aide d’une technique simple appelée spectroscopie infrarouge non dispersive.
Lorsque des souris souffrant d'infections telles qu'une pneumonie et des infections osseuses, musculaires ou sanguines recevaient des injections intraveineuses de ces composés marqués, l'haleine des animaux montrait rapidement des niveaux élevés de dioxyde de carbone marqué. Bien que le protocole d’analyse respiratoire n’ait pas été optimisé dans cette étude, les chercheurs affirment avoir généralement constaté des signaux respiratoires élevés marqués au carbone 13 chez les animaux infectés au cours des 10 premières minutes suivant l’administration de métabolites et l’échantillonnage respiratoire. En revanche, l’haleine de souris en bonne santé ne contenait que peu ou pas de carbone 13.
Dans un modèle d'infection par E. coli, la quantité de dioxyde de carbone marqué dans l'haleine a diminué pendant le traitement antibiotique à mesure que les niveaux bactériens diminuaient, ce qui suggère que la méthode pourrait également être utilisée pour surveiller l'efficacité des traitements.
Étant donné que les instruments d’alcootest sont portables et que les signaux respiratoires apparaissent quelques minutes après l’administration du carbone 13 traçable, le test pourrait potentiellement fournir des résultats plus rapidement que les méthodes actuelles. De plus, le sucre et les alcools de sucre utilisés sont considérés comme sans danger pour les humains, et les chercheurs affirment que cette approche pourrait éventuellement devenir un outil de diagnostic des infections bactériennes.
Les auteurs reconnaissent le financement des National Institutes of Health et de la Cystic Fibrosis Foundation.
Les auteurs ont déposé un brevet américain lié à ce travail.
