Diagnostic de l’infection par le SARS-CoV-2 : de la RT-PCR à la sérologie.

Le COVID-19, ou maladie du coronavirus 2019, est une maladie infectieuse causée par le virus à ARN SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2). La période d’incubation médiane est de 5 jours (2-14 jours) et les personnes symptomatiques développent le plus souvent de la fièvre et une toux sèche pouvant évoluer vers une détresse respiratoire aigüe. Plus rarement, des symptômes extra-pulmonaires peuvent être observés comme par exemple des troubles digestifs, des vasculites ou encore des méningo-encéphalites.  Une fraction encore non définie des personnes infectées demeure asymptomatique ou pauci-symptomatique mais leur contribution dans la transmission du virus reste importante.

Le diagnostic du SARS-CoV-2 a été déterminant dans le contrôle de l’épidémie. Deux grands types de tests ont été développés pour contenir la pandémie : - des tests moléculaires appelés RT-PCR (pour reverse transcriptase-polymerase chain reaction) en temps réel, qui détectent la présence d’acide nucléique du virus dans les prélèvements et – des tests sérologiques, qui mettent en évidence la présence d’anticorps produits par le système immunitaire et dirigés contre le SARS-CoV-2.

La RT-PCR en temps réel

Les tests moléculaires sont primordiaux pour le diagnostic du COVID-19. Ils détectent la présence du virus en mettant en évidence l’ARN du virus, si celui-ci est présent dans l’échantillon. Pour ces analyses, les échantillons doivent être prélevés au niveau des voies respiratoires supérieures (frottis naso-pharyngé) ou inférieures (expectoration, liquide broncho-alvéolaire…). Différentes études récentes semblent indiquer que la sensibilité analytique des tests est excellente mais qu’elle est fonction de l’évolution de la maladie. Par exemple, lors de complications respiratoires la sensibilité de la PCR semble être meilleure dans les prélèvements provenant des voies respiratoires basses. La présentation clinique du COVID-19 pouvant être très diverse, d’autres échantillons peuvent être envisagés tels que les selles, le sang ou le LCR mais les performances analytiques pour ces échantillons n’ont pas été définies.

La technique de RT-PCR repose sur la transcription inverse de l’ARN viral puis sur son amplification en chaîne. Différents gènes du virus sont ciblés par les RT-PCR développées par les laboratoires ou commercialisées: - le gène E codant pour les protéines de l’enveloppe du virus, le gène RdRp (RNA-dependant RNA polymerase), - le gène N correspondant à la nucleocapside virale et - le gène S pour « Spike », codant des protéines virales de surface. L’analyse d’une combinaison de ces différents gènes est recommandée par l’OMS pour augmenter la sensibilité du test. La réalisation de la RT-PCR dure en moyenne 6 h mais l’arrivée sur le marché de tests rapides comme le test Xpert® Xpress SARS-CoV-2, Cepheid a permis d’obtenir les résultats du diagnostic pour le SARS-CoV-2 en 2h.

La limite de détection analytique des tests moléculaires est de 100 à 1000 copies / ml, ce qui est tout à fait satisfaisant pour la détection du virus puisque le pic d’excrétion au niveau des voies respiratoires supérieures au début des symptômes est d’environ 10⁸ copies d’ARN viral par ml. Cette technique permet ainsi un diagnostic du SARS-CoV-2 en moyenne 2 jours avant et jusqu’à 7-20 jours après le début des symptômes. La sensibilité des tests RT-PCR varie en fonction des études publiées et des cas de résultats faussement négatifs ont été reportés. La sensibilité de cette technique peut effectivement être affectée par différents paramètres comme par exemple une mauvaise réalisation du frottis naso-pharyngé, un prélèvement effectué trop tôt ou trop tard au cours de l’infection, ou bien encore des réactifs ou une procédure analytique incorrects. La sensibilité du test dépend également des gènes ciblés puisqu’une meilleure détection est obtenue avec le gène E et le gène RdrP. Une excellente spécificité de 99% des tests moléculaires a été reportée. Elle dépend en partie des gènes ciblés par la technique puisque le gène E, par exemple, n’est pas spécifique au SARS-CoV-2 mais commun à tous les Beta-coronavirus, mais ces derniers ne circulent pas actuellement.

La sérologie

Les tests sérologiques sont complémentaires à la technique moléculaire. Ils peuvent être effectués dans un délai de 15 jours minimum après l'apparition des symptômes et sont indiqués comme aide au diagnostic en cas de forte suspicion de COVID-19 et de résultats RT-PCR négatifs ou discordants. Ils peuvent aussi être utilisés pour un diagnostic tardif si la RT-PCR n’a pas été réalisée dans les deux premières semaines suivant le début des symptômes. Ils représentent également un outil de surveillance épidémiologique.

Les tests sérologiques sont effectués à partir de prélèvements sanguins et ils détectent les immunoglobulines (Ig) dirigés contre le SARS-CoV-2 synthétisés chez les patients infectés, qu’ils aient été symptomatiques ou non. Ces tests immunologiques contiennent un antigène recombinant spécifique du SARS-CoV-2 qui va être fixé par les anticorps anti-SARS-CoV-2 du patient si ces derniers sont présents dans le plasma. La présence de ces anticorps sera révélée par des anticorps secondaires conjugués produisant un signal lumineux (test CLIA) ou une réaction colorimétrique (ELISA). Pour détecter l’infection à SARS-CoV-2, il existe des tests sérologiques de diagnostic rapide, de nature immuno-chromatographique, qui permettent un diagnostic qualitatif, et des tests immuno-enzymatiques automatisables sur plateforme qui effectuent un dosage qualitatif ou semi-quantitatif des anticorps.  

Les tests commercialisés pour le diagnostic COVID-19 reposent sur la détection des IgG, des IgM, ou des IgA dirigés contre les protéines S et N du virus ou bien sur le dosage des Ig totaux. La cinétique de production de ces anticorps n’est pas encore complètement caractérisée. Des études montrent une apparition des IgM et des IgA 3-6 jours après le début des symptômes suivie par celle des IgG à 10-18 jours post-symptômes alors que d’autres travaux indiquent une détection simultanée des IgM et des IgG. Les premiers résultats concernant les performances des tests sérologiques sont encourageants puisqu’une sensibilité et une spécificité supérieures à 90% ont été publiées. Certains aspects tels que la spécificité des tests basés sur la détection des IgM restent cependant à être démontrés.

En l’état actuel des connaissances, un test sérologique ne permet pas de statuer sur la contagiosité de la personne ni sur la potentielle immunité protectrice que confèrent ses anticorps. La durée de cette immunité contre le SARS-Cov-2 reste d’ailleurs à être déterminée.

Conclusion

La pandémie du SARS-CoV-2 a mis au défi les laboratoires de diagnostic médical et a démontré le rôle majeur des avancées technologiques dans ce domaine. En quelques semaines, les nombreux tests développés pour contenir l’épidémie ont été testés par les laboratoires puis implémentés dans leur routine de travail. Tandis que les performances analytiques des tests moléculaires ont pu être étudiées, celles des tests sérologie restent encore à définir. D’autres outils, tels que la génomique et le séquençage de génome entier, peuvent également aider au diagnostic du SARS-CoV-2 mais cette approche reste marginale comparée à la RT-PCR et à la sérologie.