par Mark Lorch, professeur de communication scientifique et de chimie, Université de Hull

La transition vers le télétravail e n’est pas sans poser des problèmes à tout le monde, mais lorsque votre travail consiste à rechercher des applications biologiques des nanotechnologies, ces épreuves sont un peu plus compliquées que de jongler avec l’utilisation du haut débit du domicile. On pourrait donc s’attendre à ce que les recherches du chimiste organique Vittorio Saggiomo, du groupe Bionanotechnologie de l’Université et de la Recherche de Wageningen, aux Pays-Bas, s’arrêtent net.

Mais Saggiomo est du genre créatif et imaginatif, et il a commencé à se demander s’il ne pourrait pas utiliser des appareils ménagers courants pour lutter contre la COVID-19. Plus précisément, il s’est demandé s’il pourrait créer un test domestique bon marché et très sensible pour le virus. Et il s’avère que oui. Son équipe vient de publier son idée sur un serveur de pre-print, ChemArxiv. L’article doit encore être examiné par d’autres scientifiques.

À l’heure actuelle, il existe deux principaux types de tests pour le COVID-19 : le test PCR et le test de flux latéral ( lateral flow test, LFT). Le test PCR, qui constitue la norme, vérifie la présence du virus en détectant son matériel génétique, l’ARN. Mais un écouvillon contient des quantités infimes de matériel viral, qui doit donc être converti en ADN et amplifié avant de pouvoir être détecté. Pour ce faire, on utilise la “réaction en chaîne par polymérase”, qui est l’acronyme de PCR (polymerase chain reaction).

Le processus implique des cycles répétés à travers une gamme de températures comprises entre 50 °C et 90 °C. À chaque cycle, la quantité d’ADN double, de sorte qu’après 30 cycles, plus d’un milliard de copies du matériel viral peuvent être créées à partir d’un seul brin de matériel de départ. Le matériel amplifié est ensuite détecté à l’aide de marqueurs fluorescents qui se fixent sur les séquences d’ADN viral.

La PCR est ainsi une technique très sensible, mais elle nécessite un matériel et un équipement spécialisés. C’est pourquoi les tests sont envoyés à un laboratoire, et 24 à 48 h sont nécessaires pour obtenir le résultat.

Le deuxième test courant est un test de flux latéral (lateral flow test, LFT). Ces tests fonctionnent en détectant des fragments d’enveloppes de protéines virales. Les bandes des LFT contiennent des anticorps qui se lient au virus. Ces anticorps sont marqués par de minuscules particules d’or, qui apparaissent en rouge, ce qui permet de les voir sur l’appareil de test. Les anticorps marqués s’accumulent sur des bandes distinctes sur le LFT, selon que le virus est présent ou non.

Les tests LFT sont rapides, bon marché et faciles à utiliser, ce qui les rend idéaux pour les tests communautaires et à domicile. Mais ils sont loin d’être aussi sensibles que les tests PCR ; ils ne peuvent identifier que les personnes présentant une charge virale élevée. Cela signifie que de nombreuses personnes infectées obtiendront un faux résultat négatif avec ces tests.

Les tests CoroNaspresso

Idéalement, nous avons besoin d’un test à domicile qui soit aussi facile à utiliser que les LFT mais aussi sensible que le test PCR. Un excellent candidat est une méthode appelée amplification isotherme médiée par les boucles (loop-mediated isothermal amplification, Lamp). Cette méthode fonctionne selon des principes très similaires à ceux de la PCR, en produisant des copies multiples du matériel génétique de départ, que l’on peut obtenir à partir d’un écouvillon. Elle présente aussi certains avantages clés.

Par exemple, elle peut être associée à une “lecture en couleur” très pratique. Lorsque la réaction de Lamp se produit, elle entraîne une augmentation de l’acidité de l’échantillon. Cela signifie que l’on peut ajouter une substance qui change de couleur en fonction de la valeur du pH dans le mélange réactionnel, fournissant ainsi une indication visuelle d’un résultat positif ou négatif. Un autre avantage est que les réactions de Lamp sont réalisées à une température fixe (environ 65 °C) au lieu de nécessiter un cycle constant à travers une gamme de températures.

Néanmoins, la réaction de Lamp nécessite toujours un contrôle précis de la température. Les systèmes de contrôle de la température, qu’il s’agisse d’une machine PCR, d’un instrument Lamp ou d’un four domestique, sont généralement réalisés à l’aide de thermostats électroniques. Cependant, la fabrication et l’expédition de nouveaux appareils électroniques spécialement conçus pour les tests de Lamp à domicile sont peu pratiques (surtout en pleine pandémie). M. Saggiomo a donc essayé de trouver un moyen de contourner ce problème. Il a découvert des substances appelées matériaux à changement de phase, qui absorbent l’énergie (la chaleur) lorsqu’ils fondent et maintiennent ainsi une température constante.

Après avoir trouvé une cire faite d’un tel matériau qui fondait exactement à la température requise, Saggiomo s’est attelé à la construction d’un dispositif pour loger les tubes de réaction de la lampe et les morceaux de cire. Ce dispositif devait ensuite être inséré dans un autre matériau qui pouvait être chauffé. Le boîtier parfait s’est avéré être sous son nez en préparant son café du matin : Les capsules de la machine à café Nespresso.

L’étape finale consistait à trouver le bon moyen de chauffer les capsules. Après avoir essayé le lave-vaisselle (ça marchait, mais les échantillons se perdaient), le four à micro-ondes (échec, car les tubes surchauffaient et les couvercles se détachaient) et des tasses remplies d’eau chaude (pas assez de contrôle de la température), Saggiomo a opté pour une simple casserole d’eau frémissante sur la cuisinière. Le dispositif “CoroNaspresso” ainsi obtenu, lorsqu’il a été testé par d’autres membres de l’équipe avec des écouvillons provenant de six personnes, a correctement identifié trois cas de COVID-19 (ceux-ci avaient une couleur différente de celle des tests négatifs).

Le test, y compris les capsules, la cire à changement de phase et les flacons dans lesquels insérer le matériel génétique, serait facile à produire par millions. Les gens pourraient ensuite prélever du matériel génétique chez eux et chauffer les capsules pour obtenir leurs résultats. Ces dispositifs sont également bon marché (environ 0,20 €), faciles à fabriquer, faciles à utiliser et largement recyclables. Peut-être verrons-nous bientôt les tests CoroNespresso dans nos foyers, mais ne les confondez pas avec vos dosettes de café habituelles.

Traduit de l’anglais par Citizen4Science, article original paru le 06/04/2021 dans The Conversation :
https://theconversation.com/scientists-invent-home-covid-19-test-using-coffee-machine-capsules-158082

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