Les principes des tests de sérologie et de détection de l’infection par le SARS-CoV-2

Par Nathalie Hardouin. Institut Jacques Monod

Les principes des tests de sérologie et de détection de l’infection par le SARS-CoV-2

Le dépistage de la maladie Covid-19 repose sur deux tests complémentaires permettant de savoir si une personne est infectée (test PCR) et si elle est immunisée (test sérologique).

But du test PCR : dépister le SARS-CoV-2 lors de sa phase aiguë

Un échantillon est prélevé sur des parties du corps où le coronavirus s’accumule, comme le nez ou la gorge. Si la personne est infectée le virus sera présent dans l’échantillon. Le test permettra de connaître la quantité d’ARN viral, d’évaluer le degré de contamination et d’isoler la personne.

Cette méthode se fait en trois étapes :

1. La transcription inverse (« RT »)

On prélève des cellules du nasopharynx dont certaines sont peut-être infectées par le SARS-Cov-2. Le coronavirus étant un virus à ARN on va rechercher la présence d’ARN viral. On extrait l’ARN contenu dans l’échantillon, ce qui représente des millions de brins d’information génétique parmi lesquels on va rechercher une séquence spécifique du SARS-CoV-2. Mais il est impossible d’amplifier l’ARN. En effet dans nos cellules c’est l’ADN qui est copié en ARN par un mécanisme appelé transcription (Figure 1). On va donc utiliser une enzyme spécifique des virus, la transcriptase reverse, pour synthétiser une copie d’ADN (ADNc) à partir de l’ARN. On appelle cela la transcription inverse (Figure 2).

2. L’amplification (réaction de polymérisation en chaîneou « PCR »)

Dans cet échantillon on va ensuite rechercher la présence de séquences nucléotidiques spécifiques de SARS-CoV-2 et amplifier celles-ci. Des amorces spécifiques de SARS-Cov-2 vont se fixer sur le brin d’ADNc correspondant et permettre à l’enzyme ADN polymérase de synthétiser cette séquence d’ADNc plusieurs centaines de milliers de fois. Une molécule fluorescente capable de s’accrocher à l’ADN en formation est ajoutée à la réaction. A chaque cycle d’amplification de nouvelles copies du segment d’ADNc sont synthétisées et un ordinateur mesure la quantité de fluorescence qui augmente dans l’échantillon (Figure 3). Lorsque cette quantité dépasse un certain seuil, la présence du virus est confirmée. L’ensemble des différentes opérations est résumé sur la Figure 3.

3. La quantification (grâce à la « q-PCR ou « real-time-PCR » ou encore « PCR en temps réel »)

La répétition des cycles aboutit à une amplification exponentielle de la séquence cible que l’on peut visualiser de façon immédiate, avant que le processus soit terminé (Figure 4), alors que la PCR classique est uniquement qualitative (présence ou absence d’ADN à la fin de la réaction)(Figure 5). Le nombre de cycles nécessaires pour atteindre le seuil de détection permet d’estimer la quantité initiale de virus et la gravité de l’infection : plus le seuil est atteint rapidement (Figure 4) plus l’infection est importante.

Les atouts et les limites

Le test PCR, effectué en 3-4 heures, est très précis car il recherche une séquence nucléotidique spécifique du SARS-CoV-2. Mais s’il y a trop peu de virus en début d’infection, si le virus n’est plus présent dans le nasopharynx car il a migré vers les voies respiratoires, si l’infection est ancienne, si l’ARN a été endommagé, la PCR ne détectera rien. On peut ainsi avoir 30% de faux négatifs, c’est-à-dire de personnes infectées mais chez lesquelles le virus n’est pas détecté.

But du test sérologique : identifier les personnes ayant une immunité contre le SARS-Cov-2

On prélève un échantillon de sang dans lequel on recherche des anticorps spécifiques du SARS-CoV-2. Les IgM sont les immunoglobulines (ou anticorps) sécrétées lors du premier contact de l’organisme avec un antigène et leur présence dans le sang indique une infection en cours. Les IgG, sécrétées plus tardivement, restent dans la circulation sanguine en permanence et indiquent que la personne est immunisée.

Le test sérologique utilise la méthode Elisa (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay) fondée sur la reconnaissance antigène-anticorps : des protéines du SARS-Cov-2 (les antigènes) sont mises en contact avec deux gouttes de sang de la personne testée. Si le sang contient des anticorps ceux-ci se lient aux protéines et la réaction est visualisée par une coloration (Figure 6). Ces anticorps sont soit des IgM soit des IgG.

Les atouts et les limites

Ce test effectué en moins d’une heure, prouve qu’une personne est immunisée même si elle n’a pas présenté de symptômes. Ce n’est pas un test diagnostique : il ne détecte pas les infections récentes et ne permet pas de savoir si une personne est encore contagieuse. Enfin il n’est pas encore assez fiable : on ne peut exclure une réaction erronée avec la réponse immunitaire contre les six autres coronavirus.

La combinaison des tests PCR et sérologique, devrait permettre d’identifier trois catégories d’individus :
– Les individus non infectés, ne présentant ni virus ni réponse immunitaire et susceptibles d’être infectés dans le futur ;
– Les individus infectés, positifs pour le virus, qui peuvent disséminer l’infection et doivent être isolés ;
– Les individus qui ne sont plus infectés et ont des anticorps contre le virus, qui sont donc, en théorie, résistants à l’infection et sans risque pour eux-mêmes ou les autres.