La biologie moléculaire consiste en l’observation des séquences génétiques d’ADN (acide ribonucléique) ou d’ARN (acide désoxyribonucléique).
Les techniques de biologie moléculaire sont apparues dans les années 1970 et ont connu depuis une croissance fulgurante ayant permis d’accélérer et d’affiner la prise en charge des maladies bactériennes et génétiques.
Dans le domaine du diagnostic, la biologie moléculaire, même si elle possède évidemment ses propres limites, présente néanmoins de nombreux avantages : identification rapide de pathogènes comme les bactéries difficiles ou lentes à cultiver, amplification des séquences pour en faciliter la lecture, amélioration des traitements préconisés, meilleure compréhension de l’antibiorésistance, etc.
Des techniques de biologie moléculaire appliquées au diagnostic
La biologie moléculaire participe à une meilleure compréhension des interactions entre les physiopathologies et les traitements apportés aux patients. Elle contribue de plus en plus à faciliter les diagnostics et à orienter les cliniciens dans leurs prescriptions.
On distingue plusieurs techniques utilisant des prélèvements pour en retirer les acides nucléiques, multiplier le nombre de séquences et détecter des séquences spécifiques :
- Les biopuces ou microarrays peuvent être employées pour distinguer des patients atteints de pathologies différentes mais possédant des symptômes similaires (détermination des biomarqueurs pour les pneumonies, par exemple),
- Séquençage de l’ADN : cette technique permet de diagnostiquer les maladies d’origine génétique,
- Séquençage de l’ARN : ce processus est à même d’identifier des pathogènes émergents, en l’occurrence, il en est largement question à l’heure actuelle dans l’approche des mutations du SARS-CoV-2 et du suivi des nouvelles souches de Covid-19,
- La PCR (polymerase chain reaction) est une technique de biologie moléculaire facile à réaliser et permettant un diagnostic précoce en identifiant les pathogènes en cause.
La place de la biologie moléculaire dans les infections bactériennes / respiratoires
Les pathogènes des infections respiratoires et bactériennes sont particulièrement mis en évidence par les techniques de biologie moléculaires. Dans l’étude de Naomi J Gadsby et al. , nous obtenons par exemple au moins un pathogène pour une pneumonie communautaire chez 77 % des patients, alors que ce chiffre s’élève seulement à 39 % par culture traditionnelle. Les tests par amplification génomique PCR multiplex sont donc plus précis et spécifiques.
Des laboratoires tels que bioMérieux en France sont à l’avant-garde pour la production de ces types de tests. Comme le précise le Dr Kernéis dans l’article « Comment optimiser l’antibiothérapie dans les infections respiratoires ? » concernant l’évaluation nationale du BIOFIRE®FilmArray ® Pneumonia Panel, la corrélation entre la technique traditionnelle de cultures et la technique de biologie moléculaire du BioFire Pneumonia Panel a été très concluante.
Au cours de cette évaluation, les prélèvements effectués chez les patients souffrant d’infections respiratoires ont été testés deux fois, une fois avec des techniques standards et une autre avec le BioFire Pneumonia Panel.
La culture et le BioFire Pneumonia Panel affichent en effet une concordance supérieure à 90 %. Il a été également démontré que cet outil permet de réduire substantiellement les jours d’antibiothérapie.
Utilisé par des hôpitaux tels les CHU de Grenoble et de Brest comme moyen diagnostic de référence, nous trouvons également le système ARGENE® SOLUTION destiné à suivre étroitement les patients immunodéprimés, transplantés ou greffés. Ce système teste les patients pour repérer des maladies opportunistes sur un panel plus large de virus pouvant être diagnostiqués.
Quels sont les avantages pour un laboratoire de biologie médicale d’avoir recours aux techniques de biologie moléculaire ?
Les laboratoires peuvent contribuer à l’amélioration des diagnostics en participant à des analyses en collaboration avec les établissements hospitaliers. La collecte et le partage de données entre les cliniciens au cours de ces études permettent la centralisation et le perfectionnement des connaissances.
La découverte de nouveaux biomarqueurs fait partie de ces éléments qui suscitent des avancées visant à améliorer le développement de thérapies plus adaptées. Les laboratoires de biologie médicale apportent, de cette façon, leur pierre à l’édifice de la lutte contre l’antibiorésistance, notamment.
Plus généralement, les techniques de biologie moléculaire sont utiles aux laboratoires de biologie pour accélérer quantitativement et qualitativement le traitement des prélèvements qui leur sont confiés.
Le Dr Dominique Descamps, Cheffe de service de Microbiologie du Centre Hospitalier de Béthune, remarque dans l’article « Apport de l’approche syndromique en pratique courante dans la prise en charge des diarrhées aigues communautaires en pédiatrie » que les techniques classiques de diagnostic concernant les gastroentérites aigües sont très chronophages.
Des solutions en biologie moléculaire actuellement utilisées (BIOFIRE®FilmArray ® Gastro-Intestinal Panel) lui paraissent très prometteuses pour accélérer les processus.
L’intérêt de la biologie moléculaire afin d’identifier de nouveaux virus
Dans le cas de maladies émergentes, les tests diagnostiques ayant recours à la biologie moléculaire représentent un moyen efficace de répondre à l’urgence.
Il est intéressant de considérer avec recul l’exemple du rapatriement des Français de Chine au début de l’année 2020. Le Pr Pierre-Édouard Fournier, de l’IHU Méditerranée Infection démontre l’efficacité des outils de diagnostic BioFire® FilmArray® lors de la prise en charge de ces personnes dont il fallait rapidement et efficacement déterminer s’ils étaient porteurs du SARS-CoV-2 ou non.
Les résultats ont pu être transmis aux patients en 3 heures seulement pour la PCR ciblée SARS-CoV-2, cet outil qui a, dans le feu de l’action, parfaitement rempli son rôle. Le BioFire (résultats donnés en 1 heure) a été utilisé pour compléter le panel de recherche étiologique.
Le Pr Fournier estime que le système BioFire pourra à l’avenir être particulièrement adapté aux environnements isolés où les accès au diagnostic est difficile, comme les bateaux.
Le séquençage génomique doit venir compléter les autres techniques pour affiner la précision des diagnostics : cela est particulièrement pertinent pour déterminer les types de variants.
Vers une meilleure prise en charge pour le patient
Un diagnostic rapide et précis ne peut que jouer en faveur du patient, lequel reçoit de cette manière un traitement plus adapté et plus rapidement.
Les patients fragiles, immunodéprimés, ou encore critiques bénéficient par ailleurs d’un meilleur suivi, plus spécifique, comme nous l’avons vu plus haut.
Dans certaines situations épidémiques où l’on constate un engorgement des urgences dans les hôpitaux, la biologie moléculaire peut aider à fluidifier ces services et réduire drastiquement le temps d’attente avant d’obtenir les résultats des analyses des prélèvements.
Ainsi, des produits comme Biofire® FilmArray® Respiratory 2 plus (RP2plus) ont permis de réduire considérablement l’attente des patients : au CHU de Limoges où cette technique est utilisée, on a pu réduire d’une vingtaine d’heures le délai d’attente entre les épisodes de grippe saisonnière 2016-2017 et 2018-2019.
À l’heure où isoler le segment d’ADN correspondant à n’importe quel gène particulier ne pose pas problème et où des séquences entières d’un génome peuvent s’obtenir en un jour, l’avenir des techniques de diagnostic de pointe en biologie moléculaire est assuré.
Ces dernières se distinguent des autres techniques traditionnelles dans le domaine du diagnostic car elles sont plus rapides, plus spécifiques et permettent ainsi d’améliorer la pertinence des prescriptions.
