14.10.2022 - Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch

Recherche de virus dans les égouts

"À l'avenir, des outils supplémentaires seront intégrés au pipeline, qui nous permettront même de prédire les effets d'une mutation nouvellement découverte"

Les algorithmes développés au Centre Max Delbrück sont capables de détecter rapidement les nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 dans les eaux usées. Mais ce n'est pas tout : l'outil, qu'Altuna Akalin et ses collègues viennent de présenter dans "Science of the Total Environment", peut également trouver d'autres agents pathogènes.

Le SRAS-CoV-2 est l'un des nombreux agents pathogènes qui se réinventent constamment pour tenter d'échapper aux attaques du système immunitaire humain. Pour ce faire, ils apportent de minuscules modifications à leur matériel génétique, appelées mutations. Ces mutations donnent naissance à une nouvelle variante, que le système de défense de l'organisme est souvent moins bien armé pour combattre que les agents pathogènes qu'il a déjà rencontrés - que ce soit par infection ou par vaccination.

Toutes les infections laissent des traces

"C'est pourquoi il est si important de détecter le plus rapidement possible les nouvelles variantes de virus émergents", explique le Dr Altuna Akalin, responsable de la plateforme de bioinformatique et de science des données omiques à l'Institut de biologie des systèmes médicaux de Berlin du Centre Max Delbrück (MDC-BIMSB). En collaboration avec la société d'approvisionnement en eau de Berlin, Berliner Wasserbetriebe, le groupe de laboratoires amedes et de nombreux autres scientifiques du Centre Max Delbrück, Akalin a mis au point une méthode permettant de détecter ces variants dans les eaux usées. Toute personne ayant été infectée par un virus laisse des traces de celui-ci dans ses déchets, qu'elle présente ou non des symptômes, qu'elle soit ou non testée.

Le projet a bénéficié de la participation du laboratoire de biologie de l'ARN et de régulation posttranscriptionnelle du professeur Markus Landthaler, du laboratoire de biologie systémique des éléments de régulation des gènes du professeur Nikolaus Rajewsky et de la plateforme de génomique du Dr Janine Altmüller. Akalin, Landthaler et Rajewsky sont les derniers auteurs conjoints de cette dernière publication. L'équipe d'Akalin a présenté pour la première fois l'outil assisté par ordinateur PiGx SARS-CoV-2 en décembre 2021 sur le serveur de préimpression medRxiv. Les premiers auteurs de l'époque sont les mêmes que pour la dernière étude : Vic-Fabienne Schumann et le Dr Rafael Cuadrat de l'équipe d'Akalin, et le Dr Emanuel Wyler du groupe de recherche de Landthaler.

Plus rapide que les échantillons de patients

L'idée de base du pipeline d'analyse des données reste inchangée : "Il faut d'abord séquencer, ou décoder, le matériel génétique des virus présents dans les eaux usées", explique M. Akalin. Les données obtenues sont ensuite introduites dans le pipeline avec quelques informations supplémentaires, comme la méthode de séquençage utilisée. Les graphiques qui en résultent permettent aux experts et aux non-spécialistes de voir la dynamique actuelle de l'infection, ainsi que les variantes qui circulent à différents endroits au même moment.

"Les variantes nouvellement émergentes peuvent également être détectées de cette manière - et, dans la plupart des cas, quelques jours plus tôt que ce qui serait possible avec des tests continus et le séquençage d'échantillons de patients", explique M. Akalin. "Grâce à nos diverses collaborations, nous avons également pu montrer que ce type de système d'alerte précoce pour les eaux usées fonctionne avec succès dans des conditions tant scientifiques qu'industrielles." Toutefois, Akalin ajoute que le Centre Max Delbrück n'effectue pas lui-même les tests de routine ; il se contente de fournir la méthode.

Le pipeline fonctionne à l'échelle mondiale

L'outil, qui vient d'être décrit dans la revue "Science of the Total Environment", a encore évolué au cours des derniers mois : "Les algorithmes que nous avons créés sont devenus encore plus robustes", explique M. Akalin. "Par exemple, nous avons prouvé, en utilisant des ensembles de données provenant de New York, que le pipeline peut analyser de manière fiable des données provenant de régions très différentes du monde - quel que soit le protocole de séquençage utilisé pour obtenir ces données."

Grâce à leur méthode, Akalin et ses collègues ont déjà découvert les variantes Delta et Omicron de COVID-19 avant que chacune ne devienne la variante dominante dans la population. "Notre logiciel peut suivre les mutations émergentes à la fois dans l'espace et dans le temps", explique Akalin. "Si de plus en plus de mutations commencent à émerger dans les eaux usées de certains endroits, elles sont signalées comme de nouvelles variantes potentielles du virus."

"À l'avenir, des outils supplémentaires seront intégrés au pipeline qui nous permettront même de prédire les effets d'une mutation nouvellement découverte", ajoute Akalin. Par exemple, il sera possible d'estimer dans quelle mesure les nouvelles variantes parviendront à échapper à la détection du système immunitaire humain - et donc si elles seront plus infectieuses ou plus graves que les variantes précédentes.

Les virus de la grippe peuvent également être suivis à la trace

"L'une des caractéristiques les plus importantes de notre système est qu'il est très robuste et possède un haut degré d'automatisation, de sorte qu'il peut facilement être utilisé pour la surveillance à grande échelle des eaux usées", explique M. Akalin. Mais pour l'instant, son équipe souhaite affiner la procédure de prélèvement des échantillons d'eaux usées : "L'endroit et le moment où vous prélevez un échantillon semblent certainement influencer les données", admet le scientifique.

L'objectif commun de toutes les équipes participantes du MDC-BIMSB est maintenant d'étendre l'approche au-delà de COVID-19 et de mettre en place un système d'alerte précoce des eaux usées pour les souches émergentes de grippe ou de norovirus, par exemple - en d'autres termes, d'autres agents pathogènes qui ont un impact majeur sur la santé humaine et donc aussi sur la productivité économique.

Selon M. Akalin, des entreprises émergent aux États-Unis et proposent déjà de tels services. Il pense donc qu'il est concevable que ce type de stratégie de surveillance soit régulièrement utilisé à l'avenir dans d'autres parties du monde - et, espère-t-il, pour suivre d'autres agents pathogènes également. Les fabricants de vaccins pourraient également bénéficier de ce système d'alerte précoce, qui pourrait leur permettre d'adapter leurs vaccins aux nouvelles variantes plus facilement qu'auparavant.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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