Innovation Santé N°4

#3 - Le billet #TECH - Covid-19 : l’envers des tests diagnostiques

08.12.2020

Face à la contagiosité du virus et à l’absence de solutions thérapeutiques, le dépistage rapide des personnes infectées joue un rôle primordial pour endiguer la progression exponentielle de la pandémie. Il est notamment indispensable pour casser les chaînes de contamination, en isolant les personnes contagieuses, et suivre l’évolution épidémiologique afin d’orienter les mesures de santé publique.

L’origine des tests PCR Covid-19

Grâce aux progrès spectaculaires réalisés en génétique, le séquençage complet du génome du coronavirus a pu être réalisé très rapidement ce qui a permis la mise au point de tests PCR (acronyme anglais pour réaction en chaîne par polymérase) spécifiques qui ont tant fait parler l’opinion publique et les médias au cours des derniers mois.

Les tests PCR ne sont pas nés avec la crise sanitaire. La PCR (Polymerase Chain Reaction) est une technologie qui a bouleversé la biologie moléculaire depuis son invention par Kary Mullis en 1985 ; elle s’est depuis implantée très rapidement en routine dans les laboratoires notamment pour identifier certains pathogènes ou des désordres génétiques.

A l’instar des laboratoires asiatiques en amont de phase sur l’épidémie, les géants de la medtech américains et européens ont redoublé d’efforts et se sont livrés à une course contre la montre pour être précurseurs dans le développement, la validation règlementaire (marquage CE) et la commercialisation des tests PCR spécifiques du SARS-CoV-2.

Qu’est-ce qu’un test PCR ?

Les tests PCR sont des tests de biologie moléculaire permettant de détecter avec une grande précision, la présence d'une information génétique spécifique dans un prélèvement biologique. Dans le cas d'un virus à ARN comme le SARS-CoV-2, une phase d'extraction suivie d'une phase de transcription de l'ARN du virus en ADN permet d'obtenir une matrice pour la réaction de PCR. Cette réaction consiste à amplifier le fragment d'ADN pour obtenir un grand nombre de copies identiques. Cette étape aboutit à une multiplication exponentielle de la séquence d'ADN cible et permet ainsi d'identifier formellement si le bagage génétique du virus est bien présent dans l'échantillon même en très faible quantité.

Des tests longs à réaliser

La réalisation d’un test PCR se fait en plusieurs étapes, comme détaillé ci-dessous, et peut livrer des résultats dans des délais assez longs car il nécessite des heures de travail opéré par des machines et du personnel qualifié dans les plateaux techniques des laboratoires. En fonction du niveau d’automatisation du plateau technique, un test peut être traité entre trois et six heures. Un résultat n’est donc souvent disponible qu’en 24 heures minimum.

Les différentes étapes d'un test PCR

Les différentes étapes d'un test PCR
Source : Infographie Crédit Agricole - Les différentes étapes d'un test PCR

Les Tests PCR restent le "standard of care" en manière de dépistage à grande échelle

Si le recours à l’imagerie médicale (scanner thoracique) était plus fréquent au tout début de l’épidémie, ce n’est plus le cas aujourd’hui avec la forte montée en puissance des capacités en tests PCR dans les laboratoires. La PCR, proposée dans près de 590 laboratoires de biologie médicale, s’impose aujourd’hui comme la technique de référence pour le diagnostic de la Covid-19. Pas moins de 55 tests PCR de différents fabricants ont été validés par la Haute Autorité de santé. Malgré tout, le scanner thoracique continue à jouer un rôle important dans la prise en charge des patients testés positifs et présentant des symptômes respiratoires, en permettant d’évaluer le degré de sévérité de l’atteinte pulmonaire et de suivre l’évolution de la maladie en fonction de l’aggravation des lésions caractéristiques de la Covid-19 (opacité d'aspect « en verre dépoli »).

Les tests PCR, mais à quel point sont-ils fiables ?

Bien évidemment, aucun test ne donne un résultat précis à 100% et les tests PCR ne font pas exception.

L’efficacité d’un test se mesure autour de deux critères clés qui ne peuvent être dissociés :

  • La sensibilité du test
  • La spécificité d'un test

Le test PCR : deux critères clés

Le test PCR : deux critères clés
Source : Infographie Crédit Agricole - Le test PCR : deux critères clés

De nombreuses études scientifiques font apparaître une forte spécificité des tests PCR supérieurs à 95%, c’est-à-dire une forte efficacité à diagnostiquer des patients réellement atteints de Covid-19 mais avec une sensibilité modérée, c’est-à-dire une moindre efficacité à détecter tous les malades, affichant ainsi un nombre non négligeable de patients positifs testés négatifs.

Les limites des tests PCR

Ainsi un seul test négatif n’est pas suffisant pour écarter la probabilité d’avoir contracté le virus, notamment en présence de symptômes fortement suggestifs. De nombreuses raisons peuvent influencer le diagnostic de faux négatifs, notamment la qualité du prélèvement mais également le stade de développement du virus. En effet, si le test est réalisé trop proche de la date de contamination, la quantité de virus peut être trop faible pour être détectée par la PCR.

Par ailleurs, la contagiosité du virus est une donnée de santé publique très importante que les tests PCR peuvent biaiser. En effet, les tests PCR sont si sensibles qu’ils peuvent détecter des fragments de virus morts provenant d’anciennes infections et ainsi tester positif des personnes qui ne seraient plus du tout contagieuses, et de ce fait participer à une surestimation de l’ampleur actuelle de la pandémie.

Outre les problèmes posés par les longues files d’attente pour obtenir un rendez-vous et par les longs délais d’obtention des résultats, une autre limite de taille est la facture des tests PCR. Pris en charge à 100%, même sans ordonnance, et sans avance de frais, depuis le 25 juillet 2020 par l’Assurance maladie, le nombre de tests hebdomadaires s’est fortement accéléré depuis la première vague pour atteindre une moyenne de 2 millions de tests hebdomadaires réalisés sur le mois de décembre, avec un pic à 3,6 millions de tests pendant la période des fêtes. Les tests PCR, nécessitant l'utilisation de réactifs coûteux, sont facturés près de 73 euros à l'Assurance maladie. Le cap des 35 millions de tests a été dépassé en fin d'année soit un coût total qui avoisinerait les 2,5 milliards d'euros sur 2020.

Le poids économique des tests PCR sur nos systèmes de santé

Le poids économique des tests PCR sur nos systèmes de santé
Source : Infographie Crédit Agricole - Le poids économique des tests PCR sur nos systèmes de santé

Vers une montée en puissance des tests antigéniques

Face aux coûts incontrôlés des tests PCR, aux délais d’obtention des résultats et à l’amplitude de la deuxième vague, la Haute Autorité de santé a validé en octobre dernier le recours et le remboursement des tests antigéniques. Ces tests peuvent être réalisés en dehors des laboratoires, permettant un déploiement à plus grande échelle (médecins, infirmiers, pharmacies…).

Des tests antigéniques plus rapides et moins chers

Les différentes étapes d'un test antigénique
Source : Infographie Crédit Agricole - Des tests antigéniques plus rapides et moins chers

Ces tests recherchent la présence du virus en identifiant une de ces protéines caractéristiques appelée « antigène » (la protéine de nucléocapside NP) à partir d’un prélèvement nasopharyngé. À la différence des tests par PCR, les tests antigéniques ne comportent pas de phase d’amplification du signal et ne détectent le virus que lorsqu’il est présent à un titre élevé.

Citation de la Haute Autorité de santé (HAS), rapport Covid-19

Peu coûteux, fournissant des résultats rapides (en 15 à 30 minutes) en conservant une bonne spécificité par rapport à la PCR, les tests antigéniques apparaissent comme un outil de choix complémentaire aux tests PCR pour diagnostiquer des patients symptomatiques et très contagieux ou pour la réalisation de dépistages de masse dans des populations à faible prévalence (aéroports à l’arrivée, universités, entreprises, collectivités, etc.), qui échappent aujourd’hui au dépistage par PCR ou qui engorgent les laboratoires de biologie médicale. Leur rapidité et leur simplicité de mise en œuvre permettent une répétabilité des tests au sein de populations données, cruciale dans un contexte de pandémie rapidement évolutive.

Par ailleurs, grâce aux nombreuses découvertes et études scientifiques publiées sur le virus, cet arsenal diagnostic pourrait être complété demain par des tests permettant de diagnostiquer précocement les personnes infectées susceptibles de développer des formes sévères de la maladie. Un des biomarqueurs regardés de près par les scientifiques serait la variation de la taille des globules rouges, un indicateur couramment recherché dans les analyses sanguines standard, mais qui serait fortement corrélé au risque de décès du coronavirus, indépendamment des autres facteurs de mortalité.

En conclusion

L’utilisation de l’IA pourrait également faciliter le diagnostic précoce des formes sévères. Des médecins et chercheurs français ont mis au point une intelligence artificielle capable de prédire ce risque à partir d’un scanner thoracique. Entraîné sur les images de scanner de 478 patients atteints de Covid, l'algorithme a ensuite déterminé dix biomarqueurs cliniquement interprétables, permettant d’évaluer la sévérité de la maladie.

Ces nouveaux tests diagnostiques pourraient permettre une prise en charge plus rapide de ces profils à risque et ainsi réduire la mortalité du virus.