Diagnostic viral fondé sur les propriétés physiques
Les virus contenus dans les échantillons biologiques sont généralement détectés à l’aide de méthodes sérologiques ou de l’amplification des acides nucléiques grâce à la technique de la réaction en chaîne par polymérase. Cela dit, face au taux de mutation élevé des virus à ARN, il est nécessaire de refaçonner constamment ces outils de diagnostic pour assurer une détection précise.
Un capteur pour mesurer les paramètres physiques des micro-organismes
Le projet VIRUSCAN, financé par l’UE, a élaboré une méthode capable de détecter les propriétés physiques intrinsèques des virus, telles que la masse et la rigidité. «Les propriétés physiques des virus sont très bien conservées au cours de l’évolution, car elles régulent leur infectivité», explique Javier Tamayo, coordinateur du projet. Les virus protègent leur génome d’acide nucléique dans une coquille de protéines (virus non-enveloppés) ou dans une enveloppe de lipides, et le libèrent lorsqu’ils interagissent avec l’hôte. Les indices mécaniques de l’hôte ou les mécanismes viraux intrinsèques peuvent modifier les propriétés physiques des particules virales, comme la rigidité, favorisant l’entrée du virus. Les avancées accomplies dans le domaine des systèmes nanomécaniques montrent qu’il est possible de mesurer la rigidité et la masse en tant que paramètres distincts à l’échelle nanométrique. Ces avancées ont permis à l’équipe VIRUSCAN de concevoir et de fabriquer des dispositifs optomécaniques pour mesurer les propriétés physiques des virus. Le capteur ainsi mis au point a démontré sa capacité à identifier des particules virales et des bactéries et à mesurer leurs paramètres physiques individuels et seul un ajustement de la concentration comme prétraitement de l’échantillon est nécessaire.
Des bases de données bactériennes et virales pour contribuer au diagnostic
Les chercheurs ont choisi d’étudier des particules dites apparentées au virus qui ressemblent aux caractéristiques biophysiques du SRAS-CoV-2, des norovirus, du papillomavirus humain et du virus Ebola. Parallèlement au criblage de différents micro-organismes dans des échantillons humains, cette démarche a abouti à la création de deux bases de données complètes des propriétés biophysiques, l’une virale et l’autre bactérienne. Combinées, ces informations ont non seulement permis à l’équipe d’enregistrer la masse et la rigidité de différents virus, mais aussi de corréler la rigidité des virions à leur infectivité. L’utilisation des bases de données en tant que point de référence devrait, à l’avenir, aider les cliniciens à poser un diagnostic précis des infections.
Applications potentielles et perspectives d’avenir de VIRUSCAN
La mise en œuvre du dispositif VIRUSCAN devrait profiter aux patients, car il leur permettra d’obtenir un diagnostic rapide et précis et ce, à un moindre coût. Le dispositif permettra d’éviter la prescription d’antibiotiques inefficaces et facilitera les traitements personnalisés afin de parvenir à une résolution rapide de l’infection. En outre, VIRUSCAN peut contribuer à apporter une réponse rapide dans des situations d’urgence telles que les épidémies des virus Ebola et Zika, en contenant au maximum la propagation du virus. Parmi les autres applications de VIRUSCAN, citons l’analyse rapide des dons de sang avant une transfusion et le suivi de la résistance aux antibiotiques, un phénomène qui commence à représenter une sérieuse menace. «Nous avons l’intention de perfectionner cette technologie afin qu’elle puisse détecter les agents pathogènes aéroportés, notamment les spores fongiques et les virus tels que le SRAS CoV-2, directement dans les prélèvements d’échantillons d’air, dans le cadre d’un système d’alerte qui sera installé dans des environnements critiques, comme les hôpitaux, pendant les pandémies», précise Javier Tamayo. Cette technologie ne se limite pas à l’identification des agents pathogènes, mais elle peut être mise en œuvre dans des applications en nanotechnologie pour étudier les propriétés des nanoparticules ainsi que les systèmes d’administration de médicaments à base de nanoparticules. De plus, VIRUSCAN peut avoir une incidence positive sur les domaines de la recherche sur l’énergie et l’environnement ainsi que sur l’industrie alimentaire, car il permet de contrôler un éventail de molécules, notamment les protéines et les enzymes.
Mots‑clés
VIRUSCAN, virus, propriétés physiques, rigidité, masse, bactéries, capteur, diagnostic, base de données, dispositif optomécanique
