Le DIM ELICIT est un réseau francilien prônant le développement des technologies innovantes pour les Sciences de la Vie. Coordonné par l'Institut Pasteur et l'Institut Pierre Gilles de Gennes, le DIM ELICIT est labellisé Domaine d'Intérêt Majeur par le Conseil régional d'Ile-de-France pour la période 2017-2020. A travers différents appels à projets, ce programme soutient des équipes de recherche franciliennes pour concevoir des technologies de rupture ou les disséminer pour de premières applications en biologie.
Dans le cadre de la lutte contre la Covid-19, le DIM ELICIT a lancé un appel à projets pour financer des équipes dans le cadre de développement de technologies innovantes pour combattre le SARS-Cov-2. Parmi les projets lauréats, le projet POSCOVD mené par Marco Mendoza du laboratoire SysFate (UMR 8030/Genoscope), sélectionné en juillet 2020, a été présenté à l'occasion du colloque « Fight SARS-Cov-2 : How can innovative technologies for life sciences contribute to the fight against SARS-Cov-2? » du 20 janvier dernier.
Le projet POSCOVD a pour ambition de proposer une méthodologie de dépistage pour la Covid-19 à haute échelle, notamment en s'appuyant sur des technologies de séquençage à haut débit (Oxford Nanopore Sequencing). Ainsi, dans le cadre de ce projet, l'équipe de M. Mendoza va :
- Évaluer la sensibilité du dépistage par séquençage par rapport à la méthode PCR utilisée actuellement ;
- Estimer le nombre maximal d'échantillons différents pouvant être analysé sans compromettre la sensibilité de la méthode ;
- Explorer la portabilité de la méthode grâce à l'utilisation des instruments à taille réduite (MinION Mk1C ; open-qPCR).
L'un des principaux défis dans la lutte contre la Covid-19 est la capacité d'un pays à disposer d'un grand nombre de tests de diagnostic. Actuellement, l'utilisation de diagnostics basés sur les tests RT-qPCR (PCR quantitative en temps réel) reste le principal outil pour suivre la propagation de la maladie, mais cette stratégie a été limitée par la capacité d'accès aux réactifs. En outre, avec le plan actuel alternant mesures de restrictions et confinements, les besoins en constante augmentation du nombre de tests disponibles pour suivre l'infection et contrôler sa propagation restent essentiels. La découverte récente de nouveaux variants, plus virulents que la souche initiale, renforce également ces besoins.
Dans ce contexte, des stratégies innovantes basées sur l'utilisation du séquençage massif d'ADN en parallèle pour le diagnostic à l'échelle de la population sont actuellement explorées par des équipes internationales ([1] & [2]), mais aussi en France, comme le montrent les efforts de la Startup SeqOne [3]. Tout en permettant d'envisager la possibilité d'analyser plusieurs milliers d'échantillons de patients par séquençage, ces stratégies nécessitent l'utilisation d'une plateforme de séquençage d'ADN avec de grands instruments coûteux et pilotés par des ingénieurs spécialisés.
C'est dans ce cadre de réflexion que le projet POSCOVD a été pensé : développer un test de diagnostic à l'échelle de la population en utilisant un séquençage massif d'ADN en parallèle effectué avec la technologie Oxford Nanopore*, pour avoir les avantages de la portabilité de l'instrument ainsi que sa simplicité d'utilisation, de sorte qu'un grand nombre d'échantillons de patients pourraient être analysés même dans des endroits où les réactifs pour la RT-qPCR et/ou l'accès aux grands instruments de séquençage de l'ADN restent difficilement accessibles.
Le protocole du projet en développement vise à marquer les échantillons à analyser (ARNs extraits à partir de prélèvements nasopharyngés ou salivaires) par l'introduction des codes-barres moléculaires, puis de les mélanger, amplifier et finalement les séquencer grâce à la technologie Oxford Nanopore (Figure 1). Les données obtenues seront analysées informatiquement pour détecter les candidats positifs.
Figure 1 : (a) Schéma illustrant les étapes clefs de la méthodologie POSCOVD. (b) Instrument de séquençage à ADN Mk1C (technologie Oxford Nanopore) utilisé pour le projet POSCOVD. Le stylo placé à gauche de l'instrument permet de réaliser sa petite taille, un réel atout pour le déploiement de la méthode POSCOVD. Crédit Marco Antonio Mendoza/Genoscope
Les chercheurs poursuivent leurs recherches quant à l'amélioration de la sensibilité et de la spécificité de la méthodologie utilisée ainsi que dans l'évaluation du nombre maximal d'échantillons analysables parallèlement. L'émergence des nouveaux variants est également pris en compte dans la stratégie développée par les chercheurs, une meilleure traçabilité des variants permettrait de gagner du temps quant au suivi et à la surveillance de leur propagation au sein des populations.
* La technologie Oxford Nanopore permet de séquencer une molécule d'ADN en hydrolysant les nucléotides élémentaires (A, T, G, C), qui passeront dans des pores. Ces pores sont couplés à des capteurs électriques saisissant la signature singulière de chaque base constitutive de la molécule à séquencer.
[1] A Massively Parallel COVID-19 Diagnostic Assay for Simultaneous Testing of 19200 Patient Samples; Ayaan Hossain1, Alexander C. Reis2, Sarthok Rahman5, and Howard M. Salis1-4 *
[2] LAMP-Seq: Population-Scale COVID-19 Diagnostics Using a Compressed Barcode Space; Jonathan L. Schmid-Burgk, David Li, David Feldman, Mikołaj Słabicki, Jacob Borrajo, Jonathan Strecker, Brian Cleary, Aviv Regev, Feng Zhang; bioRxv preprint
[3] A French start-up harnesses the power of the latest generation genomic sequencers to dramatically increase COVID 19 testing capacity; 1st May 2020.