Une équipe dirigée par un ingénieur de l’Université d’État de Pennsylvanie (États‑Unis) a mis au point un nouveau procédé qui pourrait réduire de plusieurs jours à seulement quelques heures le temps nécessaire pour diagnostiquer la sepsie.
Cette nouvelle approche permet de cultiver rapidement les bactéries présentes dans les échantillons de sang prélevés et les d’analyser de manière intermittente à l’aide de techniques avancées qui aident les chercheurs à identifier les agents pathogènes spécifiques responsables de l’infection.
Les chercheurs indiquent dans un article publié dans ‘Science Advances’ que leur méthode facilite un diagnostic plus rapide et pourrait contribuer à la prise de décisions cliniques afin d’éviter l’augmentation de la résistance aux antibiotiques chez les souches bactériennes causant les infections.
« Nous développons une plateforme de diagnostic globale qui permet aux médecins d’identifier rapidement à la fois la bactérie précise qui cause l’infection et l’antibiotique idéal pour la traiter, avant que la sepsie ne se développe », a déclaré le principal auteur, Pak Kin Wong, professeur d’ingénierie biomédicale et d’ingénierie mécanique.
Dans le cas d’une infection du sang, il est essentiel de trouver et de neutraliser la cause le plus tôt possible, avant qu’elle n’induise une réponse septique de l’organisme, a expliqué Wong. « Les médecins ne doivent pas seulement détecter la présence de bactéries, mais aussi identifier les agents pathogènes spécifiques et le meilleur antibiotique pour le traitement. Les graves conséquences d’un faux positif ou négatif compliquent encore la situation, car chaque heure compte lors du traitement d’une infection du sang », a affirmé Wong.
« Ce n’est pas comme un test COVID, où l’on vérifie la présence d’un virus spécifique dans l’organisme du patient. De nombreuses bactéries différentes peuvent causer la sepsie et peuvent répondre différemment au traitement. Par conséquent, l’analyse doit être exhaustive afin de garantir que le meilleur traitement soit prescrit », a souligné le chercheur.
Les infections du sang représentent environ 40 pour cent des cas de sepsie nécessitant une hospitalisation. La composition biologique complexe du sang et la faible quantité de pathogènes nécessaire pour déclencher une sepsie rendent l’identification de la cause d’une infection sanguine difficile et lente.
Pour identifier les bactéries responsables, les pratiques actuelles exigent un culture bactérien : les échantillons de sang sont enrichis pendant plusieurs jours afin que les bactéries présentes atteignent des niveaux détectables. Par la suite, les techniciens analysent les échantillons pour identifier les bactéries précises, un processus qui ajoute un ou deux jours au diagnostic.
LES PRODUITS ACTUELS OFFRENT DES RÉSULTATS MOINS COMPLETS
Accélérer le diagnostic des infections du sang n’est pas une idée nouvelle, et à l’heure actuelle il existe plusieurs produits commerciaux qui permettent d’analyser le sang sans nécessiter de culture. Cependant, selon Wong, pour réduire le temps de diagnostic, ces produits offrent des résultats moins complets et moins sensibles.
Pour accélérer le diagnostic sans sacrifier la précision, l’équipe a dû repenser le processus de culture. Traditionnellement, la croissance bactérienne dans un échantillon de sang cultivé est mesurée par le dioxyde de carbone libéré par les bactéries. Lorsque l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone confirme la présence de pathogènes, les bactéries sont séparées de l’échantillon de sang et analysées.
LE NOUVEAU MÉTHODE ACCÉLÈRE LE PROCESSUS
Le nouveau procédé de l’équipe, baptisé STREAM, accélère ce processus en favorisant une croissance bactérienne rapide tout en isolant et en analysant les agents pathogènes. Pour cela, les échantillons de sang sont mélangés à un milieu de culture spécialisé qui sépare les cellules sanguines des bactéries présentes dans l’échantillon pendant la culture.
L’analyse moléculaire, officiellement connue sous le nom de codage moléculaire (barcoding), permet à l’équipe de détecter de petits fragments d’informations génétiques dérivés des bactéries isolées. À partir de ces petits échantillons, prélevés de manière intermittente au cours de la culture, les chercheurs peuvent identifier les espèces bactériennes précises présentes.
« Au lieu de prélever un échantillon à un moment donné une fois la culture terminée, nous prélevons des échantillons à différents moments tout au long du processus. Cette approche permet de maintenir une détection bactérienne solide tout en minimisant le temps nécessaire pour obtenir les résultats », a expliqué Wong.
DIAGNÓSTICO EN SIETE HORAS
Ces échantillons de plus petite taille sont ensuite soumis à une série de nouvelles techniques basées sur l’analyse de cellules individuelles, qui permettent d’étudier les bactéries à l’aide d’images au microscope.
Les chercheurs utilisent ensuite des algorithmes informatiques développés par leur équipe pour éliminer les éléments visuels qui compliquent l’interprétation des images, ce qui aide les médecins à déterminer quelle bactérie exacte est à l’origine de l’infection. Ces analyses permettent également d’estimer à quels antibiotiques la bactérie est sensible et de détecter d’éventuelles résistances à ces médicaments.
L’équipe a testé sa méthode sur environ 100 échantillons positifs d’infections du sang, fournis par des patients et conservés dans le laboratoire de microbiologie clinique du Penn State Hershey Medical Center. Les chercheurs ont vérifié que la combinaison de ces techniques permet un diagnostic complet en seulement sept heures, identifiant de manière fiable l’agent responsable de l’infection directement à partir du sang total.
