Des chercheurs de l'université de Cranfield ont mis au point une nouvelle méthode innovante d'identification de biomarqueurs dans les eaux usées à l'aide de capteurs en papier origami, permettant de suivre les maladies infectieuses à l'aide de l'appareil photo d'un téléphone portable. Le nouveau dispositif de test est peu coûteux et rapide et pourrait changer radicalement la manière dont les mesures de santé publique sont dirigées lors d'éventuelles futures pandémies.
Les eaux usées, un moyen essentiel de suivre les infections
L’analyse des eaux usées est l’un des principaux moyens d’évaluer la prévalence des maladies infectieuses au sein des populations. Les chercheurs prélèvent des échantillons dans diverses usines de traitement des eaux du pays et utilisent les résultats pour comprendre quelles zones présentent actuellement les taux d’infection les plus élevés. Cette méthode a été utilisée lors de la pandémie de COVID-19 pour suivre les taux d’infection dans les communautés et orienter les mesures de santé publique.
Zhugen Yang, professeur de biodétection et de santé environnementale à l'université de Cranfield, a dirigé le développement des capteurs sentinelles. Il s'appuie sur les recherches qu'il a menées en 2020 pour développer un test permettant de détecter le SARS-CoV-2 (communément appelé COVID-19), la grippe A et la grippe B dans les eaux usées à l'aide d'une plate-forme à base de papier et d'une torche UV ou d'une caméra de téléphone portable.
Jusqu'à présent, les méthodes les plus précises pour tester les échantillons d'eaux usées étaient des tests comme la réaction en chaîne par polymérase (PCR), qui doivent être effectués dans des laboratoires centralisés par du personnel bien formé. Cela signifie que les échantillons sont collectés, stockés et transportés dans une chaîne du froid jusqu'au laboratoire avant d'être traités, ce qui peut prendre plusieurs jours et est relativement coûteux.
Un test sur papier plié « Origami » est lu par téléphone portable
La nouvelle méthode de test est rapide, facile à utiliser et portable. Les échantillons d'eaux usées sont placés sur une feuille de papier ciré pliée en forme d'origami. Le papier contient des produits chimiques qui réagissent à certains marqueurs de maladies, déclenchant l'apparition d'une couleur fluorescente. À l'aide de l'appareil photo d'un téléphone portable, les résultats peuvent être lus et les données collectées rapidement
Le professeur Yang a développé cette nouvelle méthode dans le cadre du programme national de surveillance des eaux usées de la COVID-19. En 2021, au plus fort de la pandémie, il a effectué des tests sur le terrain en utilisant ce test dans quatre hôtels de quarantaine autour de l'aéroport d'Heathrow. L'ensemble du processus, de l'échantillon à la réponse, a pris moins de 90 minutes, contre environ quatre heures pour un test PCR, les tests étant effectués au sous-sol de l'un des hôtels avec un équipement minimal. Les résultats ont montré que ce nouvel appareil donne des résultats au moins aussi précis que le test PCR, mais à un coût bien inférieur, et peut fournir une alerte précoce de la maladie dans la communauté. L'appareil est particulièrement utile pour les zones aux ressources limitées en raison de sa facilité d'utilisation, de son faible coût et de la rapidité des résultats.
« Pendant la pandémie de COVID-19, nous avons prouvé qu’une analyse rapide des eaux usées communautaires est un moyen vraiment efficace de suivre les maladies infectieuses et de contribuer à la gestion de la santé publique. Le test simple que nous avons développé ne coûte qu’une livre sterling et utilise la fonction appareil photo couramment disponible sur un téléphone portable, ce qui le rend facilement accessible. Cela pourrait changer la donne en matière de prévision des taux de maladies et d’amélioration de la santé publique face aux futures pandémies. »
Zhugen Yang, professeur de biodétection et de santé environnementale, Université de Cranfield
L'appareil a été présenté au Musée des sciences de Londres, en reconnaissance de sa contribution au programme national de surveillance des eaux usées pendant la pandémie de COVID-19.
Le développement du test est financé par le Leverhulme Trust Research Leadership Scheme et une subvention du Biotechnology and Biological Sciences Research Council. À l’avenir, il pourrait potentiellement être utilisé pour suivre de nouveaux variants et aider à déterminer si le variant continue de se propager dans la communauté, ainsi que pour surveiller la résistance aux antimicrobiens du point de vue d’une seule santé.
Un capteur sentinelle microfluidique en papier permet une surveillance rapide et sur site des eaux usées dans les milieux communautaires. Il est publié dans la revue Cell Reports Physical Science et implique également des scientifiques de l'Université de Glasgow et de l'Université du Zhejiang en Chine.
