La biotechnologie est en train de se transformer en diagnostics de santé, offrant des possibilités sans précédent de détecter et de surveiller les maladies infectieuses, qui sont au cœur de la surveillance mondiale de la santé, permettant d'identifier plus rapidement les épidémies et de réagir plus efficacement en santé publique.

Qu'est-ce que les diagnostics biotechnologiques?

Les technologies de base comprennent la génomique, la protéomique, la transcriptomique et la biologie moléculaire, comme la réaction en chaîne de la polymérase (RPC), le séquençage de la prochaine génération (SNG) et l'analyse des microarraies. Ces outils vont au-delà des méthodes conventionnelles fondées sur la culture ou la sérologie en identifiant les pathogènes aux premiers stades de l'infection, même en l'absence de symptômes.

Par exemple, les tests à base de PCR sont devenus la norme aurifère pendant la pandémie de COVID-19, permettant de détecter avec précision le CoV-2 du SRAS à partir d'écouvillons nasaux en quelques heures. Plus récemment, les systèmes à base de CRISPR (p. ex. SHERLOCK, DETECTR) sont apparus comme des solutions de rechange portables et rapides qui peuvent également distinguer les variantes virales.

Rôle dans la surveillance de la santé mondiale

La surveillance de la santé mondiale fait référence à la collecte systématique, à l'analyse et à l'interprétation des données sur la santé pour éclairer les actions de santé publique.Les diagnostics biotechnologiques améliorent la surveillance en permettant la détection en temps réel et la caractérisation moléculaire des agents pathogènes.

Au cours de l'épidémie d'Ebola en Afrique de l'Ouest en 2014–2016, des tests de diagnostic rapides (RDT) basés sur des antigènes recombinants et des PCR ont été déployés dans les hôpitaux de campagne, réduisant ainsi les délais de traitement de jours à heures. De même, l'épidémie de Zika en cours a été suivie au moyen de tests de transcription inversée PCR (RT-PCR) et sérologiques qui différaient les flavivirus.

La surveillance biotechnologique soutient également l'épidémiologie génomique des agents pathogènes. Le séquençage des génomes viraux permet aux autorités de la santé de suivre les chaînes de transmission, de détecter les variantes préoccupantes et d'évaluer l'efficacité du vaccin. Par exemple, l'effort global de séquençage pour le SRAS-CoV-2, coordonné par des plateformes comme le SIGAID, a utilisé des technologies de séquençage à haut débit pour identifier des mutations comme Alpha, Delta et Omicron en temps quasi réel.[1]

Avantages des diagnostics biotechnologiques

  • Speed: Les résultats sont disponibles en minutes à heures, ce qui permet des mesures de confinement rapides. Par exemple, les tests basés sur le CRISPR peuvent donner des résultats en moins d'une heure sans équipement de laboratoire complexe.
  • Acquiescement:[ Une sensibilité et une spécificité élevées réduisent les faux positifs et négatifs, qui sont essentiels pour contrôler les éclosions.
  • Portabilité: Les appareils tels que les machines PCR à main (p. ex., l'identifiant Abbott NOW) et les systèmes à base de cartouches permettent de tester dans les cliniques éloignées, les aéroports et les postes frontaliers.
  • Écalorité:[ Les diagnostics biotechnologiques peuvent être fabriqués en masse et déployés pour le dépistage dans toute la population, comme on peut le constater avec des tests d'antigène auto-administrés pour le COVID-19.
  • Multiplexie: De nombreuses plateformes modernes peuvent détecter plusieurs pathogènes dans un seul échantillon, ce qui est inestimable pour la surveillance syndromique – testant simultanément la grippe, le virus respiratoire syncytial (RSV) et le CoV-2 du SRAS.

Tendances et innovations futures

Les principales innovations sont les détecteurs basés sur le CRISPR, des systèmes d'intelligence artificielle (AI)[ pour l'interprétation des données, des dispositifs lab-on-a-chip et des biocapteurs à portabilité. Ces technologies permettront de réduire davantage les coûts, d'améliorer l'accessibilité et de surveiller en permanence les populations.

Technologie CRISPR

Les systèmes comme SHERLOCK (Specific High Sensibility Enzymatic Reporter UnLOCKing) et DETECTR peuvent identifier l'ARN viral ou l'ADN bactérien avec sensibilité attomolaire. Ces tests sont rapides (souvent en moins d'une heure), isothermes (pas besoin de cycle thermique) et peuvent être basés sur du papier pour des paramètres à faibles ressources. Dans un proche avenir, les diagnostics du CRISPR seront déployés en tant que panneaux multixés qui testent simultanément de multiples pathogènes, y compris ceux présentant un potentiel pandémique[[2]

Intelligence artificielle

L'IA et l'apprentissage automatique transforment la façon dont les données diagnostiques sont recueillies, analysées et déployées pour la surveillance. Les algorithmes d'apprentissage profond peuvent interpréter les résultats des essais de débit latéral, des images de microscopie ou des séquences génomiques avec une grande précision. De plus, l'IA peut identifier les tendances dans les données diagnostiques au niveau de la population pour prédire les trajectoires des épidémies, allouer des ressources et recommander des interventions.

Laboratoire sur un chip et microfluidique

Les dispositifs microfluidiques -labo-on-a-chip --composent la préparation d'échantillons, l'amplification et la détection sur une seule puce.Ces systèmes réduisent la consommation de réactif, améliorent le débit et automatisent les processus qui nécessitent actuellement du personnel formé.Par exemple, les puces microfluidiques à répétition palindromique courte interespacement inter-groupes (CRISPR) qui peuvent tester plusieurs cibles d'ARN en moins de 30 minutes.

Biocapteurs portables

Les technologies d'usure, comme les montres intelligentes et les patchs, peuvent surveiller en permanence les paramètres physiologiques comme la fréquence cardiaque, la température et la saturation en oxygène. Lorsqu'elles sont combinées avec des capteurs de biomarqueurs (p. ex. pour le glucose, le lactate ou les cytokines inflammatoires), ces appareils peuvent fournir un avertissement précoce de l'infection au niveau individuel.

Défis et considérations

Malgré les promesses énormes, l'adoption généralisée de diagnostics biotechnologiques pour la surveillance de la santé mondiale est confrontée à plusieurs obstacles, qui exigent des efforts coordonnés de la part des décideurs, des scientifiques, de l'industrie et des collectivités.

  • Confidentialité et sécurité des données :[ La collecte en temps réel des résultats diagnostiques soulève des préoccupations quant au consentement, à la propriété et à l'utilisation abusive potentielle des données de santé.
  • Accès et équité:[ Les pays à revenu élevé ont dominé le déploiement de diagnostics avancés. Les paramètres limités en ressources manquent souvent de l'infrastructure, de la chaîne du froid et du personnel formé pour mettre en œuvre ces outils.[4]]
  • Les obstacles réglementaires:[ Les technologies en évolution rapide exigent des voies de régulation flexibles qui garantissent la sécurité et l'efficacité sans étouffer l'innovation.Les autorisations d'utilisation d'urgence (AUE) se sont révélées efficaces pendant la pandémie de COVID-19, mais elles pourraient ne pas être durables pour la surveillance de routine.
  • Assurance de la qualité et normalisation:[ La variabilité des performances des essais, de la manipulation des échantillons et des rapports de résultats peut compromettre l'exactitude de la surveillance.
  • Intégration avec les systèmes de santé existants:[ De nouveaux outils de diagnostic doivent être compatibles avec les dossiers de santé électroniques, les bases de données nationales de surveillance et les réseaux de laboratoires existants.
  • Coût-Efficacité:[ Bien que les coûts unitaires des tests moléculaires aient diminué, l'augmentation de la surveillance pour couvrir des populations entières représente toujours un investissement important.

Conclusion

Les innovations en matière de CRISPR, d'IA, de microfluidiques et de capteurs portables amélioreront encore notre capacité de surveiller les épidémies en temps réel, de guider les interventions en santé publique et, en fin de compte, de sauver des vies. Toutefois, ces technologies doivent être déployées en tenant compte de l'équité, de la vie privée et de la durabilité. La collaboration internationale – les institutions de recherche, les gouvernements et les organismes de santé mondiaux – sera essentielle pour que les avantages des diagnostics biotechnologiques atteignent toutes les populations, en particulier celles qui sont les plus vulnérables aux menaces sanitaires émergentes.