Faisabilité et performances analytiques de TestNPass (IVDMD) pour le diagnostic de CoViD-19 sur un échantillon de salive (GraphealNpas)

CONNAISSANCES RÉELLES SUR LES STRATÉGIES DE DIAGNOSTIC La stratégie actuelle pour un diagnostic rapide et précis repose fortement (presque uniquement) sur les tests basés sur la RT-PCR. Le Conseil Scientifique français conseillant le gouvernement national dans la gestion de cette épidémie a ramené le 3 septembre la politique en trois axes : " Tester - Traquer - Isoler " comme réponse centrale à la progression du COVID-19. Cette stratégie est aussi la réponse promue par l'OMS depuis mars. Si elle est correctement appliquée, cette approche permet des performances élevées dans l'identification des cas positifs et le repérage des chaînes de transmission, permettant ainsi d'isoler et de mettre en quarantaine spécifiquement les patients infectieux. Le résultat attendu est un arrêt de l'épidémie permettant la relance économique et la protection des populations.

L'augmentation des capacités des laboratoires français concernant leur capacité à effectuer les tests requis a été obtenue depuis les premiers jours de COVID-19. Depuis le 10 août, nous avons atteint le rythme de 100 000 tests quotidiens à l'échelle nationale et culminé au-dessus de 300 000 tests par jour à compter du 26 octobre (Santé Publique France).

Cependant, la nécessité de confiner une seconde fois l'ensemble de la population française est la démonstration des limites de cette stratégie. Les enjeux peuvent être résumés en quelques points clés :

• La corvée d'effectuer autant de tests que nécessaire sur l'ensemble du territoire national s'avère difficile et ne permet pas de contrôler les sursauts épidémiques locaux
• L'échantillonnage répétitif pour les patients asymptomatiques pour confirmer la clairance virale et l'absence d'excrétion virale soulève de fortes questions quant à sa faisabilité
• La nécessité d'un échantillonnage de haute qualité pour les tests RT-PCR atteignant avec précision la cavité nasopharyngée nécessite un personnel qualifié dont la disponibilité est limitée. La collecte des écouvillons reste un goulot d'étranglement important à l'échelle nationale.
• La consommation importante d'EPI (équipements de protection individuelle) pour le personnel de prélèvement ajoute une tension inutile dans les chaînes d'approvisionnement Au vu de ces enjeux, il est urgent de passer des tests RT-PCR à de nouvelles techniques de diagnostic capables d'adresser la clé susmentionnée problèmes. Les tests antigéniques rapides sont en cours d'évaluation et sont déjà utilisés dans certaines installations et dans des contextes très contrôlés. Cependant, ces tests ont des limites importantes et leur sensibilité relativement faible en situation réelle (environ 60 % d'accord positif avec la RT-PCR pour les tests les plus performants) est un problème qui doit être rapidement résolu pour ne pas compromettre les efforts déployés pour généraliser les tests et garder la confiance du public. De plus, les tests antigéniques rapides fournissent des résultats en 15 à 30 minutes, beaucoup plus rapidement que la RT-PCR traditionnelle, mais encore insuffisants pour un test de population massive dans des lieux très fréquentés et des rassemblements publics (aéroports, spectacles et événements sportifs).

À PROPOS DU DISPOSITIF MÉDICAL IMPLIQUÉ

Vincent BOUCHIAT est chef d'équipe, ancien directeur de recherche et chercheur principal du CNRS dans le domaine des sciences et de la physique des matériaux, et il a créé en 2019 une start-up (Grapheal) à Grenoble pour recycler ses travaux fondamentaux sur les propriétés uniques de graphène, permettant la synthèse de polymères électroniques avec des capacités de bio-compatibilité et de détection biologique. Ce travail est protégé par un brevet en coopération avec l'université locale (UGA) qui accorde la durabilité dans le développement d'une telle technologie.

Depuis mars 2020, Grapheal travaille sur un biocapteur spécifique à usage unique appelé 'TestNPass digital Covid Ag test strip' permettant ainsi la détection rapide du SARS-CoV-2. Ce biocapteur utilise la détection électronique de l'appariement biochimique entre des anticorps spécifiques dirigés contre le virus. L'amarrage du virus par des anticorps stabilisés entraîne une modification de la conductance dans le circuit électronique du capteur, similaire aux travaux de Seo et de ses collègues. Cette variation de conductance électrique est mesurée par un circuit ultraportable et autonome qui peut être couplé soit à un ordinateur soit à un smartphone afin d'être analysé plus en détail.

La preuve de concept du dispositif a été réalisée par des expériences in vitro associant des échantillons commerciaux contenant des protéines structurales recombinantes du virus SARS-CoV-2 aux électrodes de détection de la bandelette antigénique jetable après dilution dans une solution saline (PBS). Les échantillons testés avec les protéines Nucleocapsid et Spike ont pu déclencher un changement de conductance, permettant ainsi la détection du substitut viral. Les concentrations de protéines ont été ajustées pour correspondre aux concentrations in vivo et un travail important a été effectué pour s'assurer que le traitement du signal est robuste, fiable et répétable de la mesure.

Le cryptage du résultat au sein des circuits de traitement embarqués de l'appareil permet de développer un appareil entièrement conforme à la protection des données personnelles et d'être conforme au RGPD dès le départ.

FAISABILITÉ ET EXPÉRIENCE PASSÉE DES ÉQUIPES IMPLIQUÉES :

L'équipe de Grapheal est hébergée au sein de l'incubateur BioPolis dont la présence à proximité du Centre Hospitalier Universitaire de Grenoble (CHUGA) permet des collaborations étroites. Cette start-up met en lumière les performances des technologies de biodétection basées sur les polymères de graphène. L'équipe Grapheal compte 7 membres, tous titulaires d'un doctorat en sciences biologiques ou en physique. L'équipe est dirigée par Vincent BOUCHIAT, ancien chercheur principal du CNRS. L'équipe a été récompensée par des prix et récompenses dont le concours i-lab 2020 organisé par le Ministère de la Recherche Scientifique et de l'Enseignement Supérieur pour les technologies innovantes.

Pour ce projet, l'équipe s'est associée à des spécialistes du DIV et des dispositifs médicaux ainsi qu'au soutien avisé de spécialistes de la réglementation. Enfin, l'équipe a sollicité l'aide de l'équipe de virologie du CHU de Grenoble afin de mettre en place la présente étude de preuve de concept, la première du genre à être réalisée sur des échantillons humains.

L'équipe de virologie du CHU de Grenoble (CHUGA) est pionnière dans le développement de tests moléculaires pour le diagnostic viral. Certaines des PCR et RT-PCR désormais classiques largement utilisées pour le diagnostic de routine en France ont été mises en place au sein de notre équipe et de notre laboratoire. Ces techniques et kits PCR désormais commercialisés par la société BioMérieux ont été développés par des collaborateurs de notre laboratoire, nous conférant ainsi une large expérience des techniques de diagnostic et des technologies moléculaires.

Le diagnostic de l'infection par le SRAS-CoV-2 est réalisé au sein de notre laboratoire depuis les premiers jours de la pandémie. Nous avons eu affaire aux tout premiers patients infectés de France dès le 8 février 2020. Le diagnostic de ces patients s'est considérablement amélioré depuis lors et la détection du SAR-CoV-2 est désormais effectuée sous la forme d'un test quotidien régulier à un rythme sans précédent. Parallèlement au développement de techniques de pointe, notamment des tests de neutralisation de pseudo-virus, notre équipe détient désormais une expertise hautement qualifiée en ce qui concerne les questions COVID-19.

Les équipes microbiologiques et cliniques du CHUGA ont produit des projets de recherche et des données sur la pandémie de COVID-19. Plus de 10 études cliniques ont été mises en place et la moitié de ces protocoles recrutent désormais des patients au quotidien. L'un d'entre eux a fermé après l'inclusion de plus de 200 sujets. Par ailleurs, des coopérations se sont développées pour atteindre plus de 50 projets de recherche partagés avec des collaborateurs en France. Parmi ceux-ci, les projets nationaux DISCoVery et French-COVID ont été les principaux protocoles où nous avons atteint les objectifs attendus.

Dans l'ensemble, ces expériences passées sont la clé du succès futur de la présente étude.

HYPOTHÈSE DE RECHERCHE

La présente étude a pour objectif principal de démontrer la faisabilité du dispositif Grapheal TestNPass pour distinguer avec précision les infections par le SRAS-CoV-2 dans une population testée. S'il est concluant, le test évalué pourrait permettre de détecter et donc de limiter la propagation du virus sur le territoire national.

L'hypothèse fondamentale est la suivante : la liaison entre l'anticorps dirigé contre les protéines virales et le virus lui-même est suffisante pour générer au sein d'un semi-conducteur à base de graphène un changement de conductance mesurable et répétable. Ce courant électrique peut donc être utilisé comme substitut de l'infection virale, de l'excrétion virale et de l'infectiosité virale. Le résultat obtenu étant une impulsion électrique, il sera facilement transférable sur un appareil à affichage numérique.

Parallèlement, la présente étude mettra en lumière certains des éléments suivants :

• Informations cruciales sur l'ergonomie de l'appareil pour le développement et l'amélioration futurs. Cette étude étant la première utilisation en dehors de l'équipe de Grapheal, les retours des utilisateurs seront d'une grande aide pour accompagner les futurs développements de l'appareil.
• Données préliminaires sur les performances analytiques. Si l'objectif principal de la présente étude est de démontrer la faisabilité du diagnostic de la COVID-19 avec le dispositif, des dates de performance clés telles que la sensibilité, la spécificité, l'accord positif et l'accord négatif seront estimées. Cela servira de base solide pour les études futures et l'approbation des agences de réglementation