Les appareils sur papier démontrent une grande précision dans la détection du paludisme asymptomatique

Les appareils sur papier démontrent une grande précision dans la détection du paludisme asymptomatique

Les dispositifs utilisant des bandes de papier bon marché ont surpassé deux autres méthodes de test pour détecter les infections palustres chez les personnes asymptomatiques au Ghana – une avancée diagnostique qui pourrait accélérer les efforts visant à éliminer la maladie, affirment les chercheurs.

D'apparence trompeusement simple, ces appareils facilitent les réactions chimiques entre une goutte de sang et des molécules incrustées dans des couches de papier et s'appuient sur des instruments sophistiqués mais portables pour établir le diagnostic : une mesure par spectrométrie de masse du produit final – dans les cas positifs, un antigène spécifique du paludisme qui déclenche le système immunitaire.

Normalement, vous apportez l'échantillon au laboratoire, mais maintenant nous prenons le laboratoire, par exemple - je l'emmène en Afrique, l'une des régions les plus reculées du monde, et j'y fais l'analyse. "

Abraham Badu-Tawiah, auteur principal du rapport d'étude sur le terrain et professeur de chimie et de biochimie à l'Ohio State University

"La question était de savoir si nous pouvions disposer d'un outil sensible qui puisse être fourni aux gens, où qu'ils se trouvent. L'analyse statistique a montré que notre méthode est précise à 90 % et comparable à un test PCR. Elle est très bonne et nous pouvons fournir ces résultats aux personnes qui en ont le plus besoin."

La recherche a été récemment publiée dansChimie analytique.

Le paludisme est causé par la piqûre de moustiques qui propagent des parasites infectieux. L’Organisation mondiale de la santé estime que 249 millions de personnes dans le monde ont souffert du paludisme en 2022 et qu’environ 608 000 en sont mortes. Un vaccin préventif est désormais disponible pour les enfants au Ghana, où plus d'un quart de la population était infectée en 2011, contre 8,6 % en 2022.

Badu-Tawiah a signalé cette invention pour la première fois en 2016, décrivant un dispositif permettant de tester à domicile ou à distance en utilisant des structures légères qui pourraient maintenir les échantillons biologiques stables pendant des mois.

Bien que la technologie soit déjà perfectionnée pour détecter d'autres maladies, le paludisme était la principale préoccupation de Badu-Tawiah - d'autant plus que l'augmentation de la vaccination réduit l'immunité naturelle de la population, créant ainsi la nécessité d'une surveillance généralisée des infections potentielles en Afrique subsaharienne.

Depuis 2016, le laboratoire de Badu-Tawiah a créé un processus d'automatisation 3D pour stocker les anticorps et les ions dans l'appareil et a ajouté une molécule multipliée pour amplifier le signal composé pour la détection par spectrométrie de masse, mais le processus de fabrication de l'appareil est toujours manuel. Les feuilles de papier qui composent les couches de l'appareil, recouvertes de sections cireuses qui ne pénètrent pas dans le sang, sont imprimées individuellement et pressées ensemble avec du ruban adhésif double face. 25 appareils tiennent sur les feuilles de 8 × 12 pouces.

Une fois appliqué, le sang est divisé en quatre chambres – deux comme contrôles positifs et négatifs – et induit des réactions chimiques lors de son passage à travers les couches. Les chimistes ont conçu des sondes ioniques pour marquer les anticorps qui extraient l'antigène du sang et le placent de manière permanente sur le papier en 10 minutes environ. Après un lavage au tampon, les bandelettes sont décollées et analysées devant un spectromètre de masse portatif.

"Le spectromètre mesure la masse du composé d'intérêt. Le poids moléculaire nous indique que si nous voyons une certaine masse, cela signifie que l'antigène du paludisme est dans votre sang. C'est un oui. S'il n'y est pas, c'est un non", a déclaré Badu-Tawiah.

Les résultats sont disponibles en 30 minutes environ, mais les appareils utilisés sans réfrigération peuvent également être stockés indéfiniment pour une analyse ultérieure. La grande stabilité signifie qu'après la phase de lavage, les dispositifs peuvent être transférés dans des enveloppes ordinaires - une capacité qui relie les personnes atteintes d'infections asymptomatiques dans les régions les plus reculées d'Afrique vers des centres riches en ressources ailleurs dans le monde, sans les restrictions traditionnelles de la chaîne du froid.

Pendant cinq semaines en 2022 au Ghana, Badu-Tawiah a testé l'efficacité du dispositif chez 266 volontaires asymptomatiques et a comparé ses résultats avec trois autres méthodes de test les plus courantes pour le diagnostic actuel du paludisme : l'examen microscopique des cellules sanguines, les tests de diagnostic rapide disponibles dans le commerce et la PCR (réaction en chaîne par polymérase).

Un facteur clé pour tester les personnes asymptomatiques est que Badu-Tawiah a découvert que la densité de parasites dans leur sang est susceptible d'être faible lorsqu'elles sont infectées. Cela signifie qu’un test très sensible est nécessaire pour détecter leur présence.

La comparaison a montré que la microscopie, la référence dans les hôpitaux africains, avait les résultats les moins précis, indiquant seulement 24 cas positifs, et que les tests de diagnostic rapide ont identifié 63 infections. La PCR a identifié 142 cas positifs et les appareils sur papier ont identifié 184 positifs.

"La microscopie fonctionne bien lorsque la personne est malade et à l'hôpital. Ici, nous avons été dans des communautés où seulement 24 personnes se sont révélées positives à la microscopie. Ce test nous dit que la majorité est négative. C'est un gros problème", a déclaré Badu-Tawiah. "En utilisant une méthode plus complexe comme la PCR, près de 50 % des personnes sont malades, et pourtant la microscopie ne peut pas nous le dire. Et chez les personnes présentant de très faibles densités parasitaires, les tests de diagnostic rapides échouent lamentablement - ils ne peuvent détecter que des densités parasitaires plus élevées."

Le calcul de la sensibilité de chaque méthode - le nombre de vrais positifs divisé par les vrais positifs plus les faux négatifs - a montré que les appareils sur papier atteignaient une sensibilité de 96,5 %, contre 17 % pour la microscopie et 43 % pour les tests de diagnostic rapide.

Quarante-sept des 266 échantillons ont donné un résultat faussement positif – et tous ont été confirmés négatifs par microscopie. La PCR, considérée comme le test le plus précis, a également diagnostiqué ces personnes comme négatives.

Badu-Tawiah a déclaré que les résultats faussement positifs étaient causés par une viscosité différente des échantillons de sang, ce qui a conduit à une redistribution des canaux sanguins pendant la phase de lavage. L'équipe a modifié l'appareil pour tenir compte de cette possibilité.

Badu-Tawiah a entamé des discussions avec le gouvernement du Ghana sur la mise en œuvre d'un programme de tests.

"Nous avons dit aux gens que c'était possible en 2016 et nous sommes allés sur le terrain et l'avons testé. C'est très prometteur", a-t-il déclaré. « La technologie ira de pair avec la vaccination, et vous avez besoin d’un outil sensible pour y parvenir. »

Il travaille également avec des cliniciens de l'État de l'Ohio pour adapter les appareils afin de détecter les risques de cancer du côlon et de pancréatite aiguë.

"J'ai le marteau maintenant et je pourrais enfoncer différents clous", a-t-il déclaré. « Nous devons simplement modifier l’anticorps pour le rendre applicable à d’autres maladies. »

Ce travail a été soutenu par l’Institut national des allergies et des maladies infectieuses. Les co-auteurs incluent Ayesha Seth, Suji Lee, Girish Muralikrishnan, Edgar Garcia et James Odei de l'État de l'Ohio et Abdul-Hakim Mutala et Kingsley Badu de l'Université et technologie Kwame Nkrumah au Ghana.

Sources :