Quels sont les tests disponibles pour diagnostiquer le coronavirus et comment fonctionnent-ils ?

Note de la rédaction : cet article a été mis à jour le 12 mai 2020. Des informations supplémentaires ont été intégrées dans la fenêtre de temps dans laquelle le test PCR fonctionne de manière fiable. De plus, il a été souligné que l'on est le plus infecté au début d'une infection, avant l'apparition des symptômes.

Tant qu'il n'y aura pas de vaccin ou de médicament contre le Covid-19, l'identification et l'isolement rapides et efficaces des personnes infectées par le coronavirus constitueront notre meilleure arme contre la pandémie.

Il n'existe actuellement qu'une seule méthode pour identifier ces personnes : tester si le SARS-CoV-2 est présent dans les voies aériennes supérieures (bouche, nez, pharynx) – et s'il peut donc être transmis d'une personne à l'autre par le biais de gouttelettes respiratoires (expulsées par exemple lorsque la personne en question tousse ou éternue).

La semaine dernière, le gouvernement luxembourgeois a annoncé une stratégie de test à grande échelle dans le cadre de laquelle il invitera dans les prochains mois la population luxembourgeoise et les frontaliers à se soumettre à cette méthode de test dans des étapes structurées – que les personnes en question présentent ou non des symptômes du Covid-19.

Mais comment ce test fonctionne-t-il ? Dans quelle mesure est-il fiable ? Et qu'est-ce qui le distingue des tests sérologiques dont on parle beaucoup actuellement ? Voici les informations essentielles qu'il faut connaître.

Prélèvement buccal, nasal ou pharyngé : le test par PCR

Qu'est-ce que l'on teste ?

Pour le test standard, qui est actuellement utilisé dans le monde entier pour identifier les personnes présentant une infection aiguë par le coronavirus, un prélèvement est effectué par écouvillon au niveau de la bouche, du nez ou du pharynx de la personne en question. Si la personne présente à ce moment-là une infection (et qu'elle est donc contagieuse), le prélèvement est positif au SARS-CoV-2 et contient son génome viral (ARN). Une technique de biologie moléculaire permet de détecter ce matériel génétique. Dans les tests réalisés au Luxembourg, le prélèvement est effectué au niveau du pharynx.

Comment le test par PCR fonctionne-t-il ?

Le génome viral complet est dans un premier temps isolé du prélèvement. Dans l'échantillon génétique, des gènes individuels (c'est-à-dire des parties du matériel génétique) du SARS-CoV-2 sont copiés et reproduits grâce à une technique spéciale appelée RT-PCR (reverse transcriptase polymerase chain reaction ou transcription inverse de réaction en chaîne par polymérase) – s'ils y sont présents. Dans le cas contraire, le test se révèle négatif. Lorsque le test est positif, cela signifie que des parties du génome du SARS-CoV-2 ont été détectées dans le prélèvement.

Qui effectue les tests ?

Un personnel hautement qualifié et un équipement spécial sont nécessaires pour réaliser les tests. En outre, le respect des normes de qualité est important pour garantir la fiabilité des tests. Au Luxembourg, seuls les laboratoires de diagnostic accrédités peuvent réaliser les tests. Il s'agit notamment du Laboratoire national de santé (LNS, Staatslabo) et de laboratoires privés, tels que Laboratoires Réunis.

Combien de temps faut-il pour obtenir les résultats ?

Le dépistage en laboratoire en lui-même dure environ cinq heures. Il faut aussi compter le prélèvement, le stockage et le transport de l'échantillon, de même que l'évaluation et la communication des résultats aux autorités. Il faut donc généralement entre 24 et 48 heures pour obtenir un résultat. Si un grand nombre de personnes sont testées en même temps, comme c'est le cas avec la stratégie de test à grande échelle du gouvernement, il est possible que seules les personnes dont le test s'avère positif soient notifiées, mais pas celles dont le test se révèle négatif.

Qui a développé le test par PCR ?

Le test de diagnostic original a été mis au point en janvier déjà par des chercheurs dirigés par le professeur Christian Drosten au Deutsches Zentrum für Infektionsforschung de la Charité de Berlin. Un autre protocole de test reconnu est celui du Center for Disease Control d'Atlanta, aux États-Unis. Entre-temps, bon nombre d'entreprises privées proposent également des kits de test commerciaux. Parmi elles figure Fast Track Diagnostics, une société basée au Luxembourg. Son test diagnostique du SARS-CoV-2 a récemment reçu l'agrément et le label CE, et le gouvernement l'a choisi dans le cadre de la stratégie de test à grande échelle qui sera menée dans les prochains mois.

Quelle est la fiabilité du test par PCR ?

Tout d'abord, il est important de savoir que le test par PCR effectué au moyen d'un prélèvement pharyngé est uniquement en mesure de détecter de manière fiable les cas positifs pendant une certaine période, à savoir au début de l'infection. Le professeur Christian Drosten, virologue allemand, déclare à ce propos : « La PCR dans le prélèvement pharyngé n'est positive de manière fiable que pendant la première semaine, puis le virus disparaît de la gorge de certains patients. La deuxième semaine, le test n'est plus entièrement fiable. Le patient présente toujours des symptômes, mais il est possible que le test ne soit plus en mesure de détecter le virus au niveau de la gorge. Il ne s'agit pas d'un problème de qualité du test, mais le virus n'est tout simplement plus présent dans la gorge parce qu'il a migré vers les poumons. » À ce moment, il est uniquement possible de détecter le virus par PCR dans un prélèvement au niveau des voies respiratoires inférieures (par exemple, dans les crachats).

De façon générale, les experts du monde entier s'accordent pour dire que le test par PCR est fiable pendant ce laps de temps. Le test commercial de Fast Track Diagnostics, qui est à présent utilisé dans le cadre de la stratégie de test à grande échelle, a été évalué ces dernières semaines par des chercheurs du Luxembourg Institute of Health (LIH) et comparé à trois tests similaires (le test original de la Charité, le protocole des CDC et un test générique développé par les chercheurs du LIH eux-mêmes). « Les résultats obtenus jusqu'à présent montrent que le test de Fast Track Diagnostics est très sensible et spécifique et engendre peu de faux résultats », conclut le professeur Markus Ollert, chef du département Infection and Immunity du LIH et membre de la Task Force Covid-19, qui travaille sur le développement et la validation des tests diagnostiques du SARS-CoV-2.

L'équipe de Markus Ollert a mené des tests de sensibilité en se fondant sur des normes reconnues à l'échelle internationale. Elle a examiné une série de dilution d'échantillons de virus et a analysé à quel stade le test est encore capable de détecter le virus. « Le test de Fast Track Diagnostics a été en mesure de détecter le virus à un niveau de dilution plus élevé que les autres tests », Markus Ollert a-t-il déclaré.

Pourquoi le test peut-il donner de faux résultats ?

Au cours des derniers mois, on a signalé à plusieurs reprises des situations où les échantillons de cas soupçonnés de coronavirus se sont avérés négatifs dans un premier temps, alors qu'ils se sont révélés positifs quelques jours plus tard – c'est ce que l'on appelle les faux négatifs. 

Dans les tests, on recherche généralement deux ou plusieurs gènes du SARS-CoV-2 dans l'échantillon. Plus on examine de gènes, plus le test est précis et fiable.

Markus Ollert l'illustre par un exemple au Luxembourg : « Dans le cadre de l'étude CON-VINCE en cours, certains échantillons ont été testés positifs pour un gène et négatifs pour l'autre. Un tel scénario peut se produire lorsque la charge virale est faible – souvent au début ou à la fin d'une infection. Nous avons retesté ces échantillons à l'aide de notre propre test générique et du test de Fast Track Diagnostics. Pour tous les échantillons pour lesquels il existait un doute, le test de Fast Track Diagnostics a pu détecter le second gène comme étant positif. »

Il peut y avoir plusieurs autres raisons pour lesquelles les tests donnent de faux négatifs : en Chine, des prélèvements ont été effectués dans un premier temps sur les voies respiratoires inférieures, mais on a constaté qu'aux premiers stades de l'infection, ce sont les prélèvements sur les voies respiratoires supérieures, c'est-à-dire au niveau du pharynx, qui sont déterminants. Il est également possible que certains patients aient été infectés par une grippe normale avant de contracter le coronavirus par la suite.  Les autres sources d'erreur peuvent provenir d'un mauvais stockage ou transport des échantillons, d'une quantité insuffisante de matériel prélevé ou d'une erreur humaine au niveau de la procédure de test.

Le test sérologique

Quelle est la différence entre les tests par PCR et les tests sérologiques ?

Les lecteurs de science.lu ont été nombreux à se demander pourquoi on a préféré les tests par PCR aux tests sérologiques dans le cadre de la stratégie de test à grande échelle lancée par le gouvernement et ils nous ont également posé la question. La stratégie de test du gouvernement vise dans un premier temps à identifier et à isoler les personnes asymptomatiques actuellement infectées par le SARS-CoV-2. Seul le test par PCR permet de les identifier.

Dans le cadre d'un test sérologique, un échantillon sanguin est examiné pour détecter les anticorps dirigés contre le SARS-CoV-2. Ce test a un objectif différent, à savoir identifier les personnes qui ont déjà été en contact avec le virus ou qui sont du moins en voie de guérison. Si des anticorps peuvent être détectés dans l'échantillon sanguin, il est très probable que la personne testée ait été infectée par le virus sans forcément en avoir eu conscience au moment de l'infection. Le test par PCR ne permet pas de déceler une infection antérieure. En effet, une fois que l'infection a été surmontée, il n'y a généralement pas de matériel génétique viral détectable dans les prélèvements effectués au niveau des voies respiratoires.

Cependant, les anticorps ne sont produits par l'organisme qu'une à deux semaines après le début de l'infection et ne sont détectables dans le sang qu'à partir de ce moment-là – ce qui comprend la période pendant laquelle les personnes infectées sont les plus contagieuses. Le test par PCR, en revanche, permet de déterminer si une personne est positive ou non tout au début d'une infection. Et plus tôt une personne contagieuse est identifiée et isolée, moins elle risque d'infecter d'autres individus.

Pourquoi des tests sérologiques sont-ils réalisés ?

Les tests sérologiques sont principalement utilisés dans les études de recherche, de même que dans le cadre de l'étude CON-VINCE menée au Luxembourg, a) pour avoir une idée du nombre de personnes qui ont déjà été en contact avec le virus (sciemment ou à leur insu), c'est-à-dire pour connaître la prévalence de l'infection dans la population et b) pour étudier comment le système immunitaire humain réagit à une infection par le SARS-CoV-2.

La formation d'anticorps fait partie de la réponse immunitaire de notre corps contre les agents pathogènes étrangers. Le corps fabrique des anticorps qui reconnaissent le virus et le marquent en vue de sa destruction. Une partie de ces anticorps sont produits au cours d'une infection pour contribuer à combattre le virus. Mais il faut environ une semaine pour que ces anticorps commencent à se former et deviennent détectables. Une petite quantité de ces anticorps demeure dans le corps (et sont détectables dans le sang) une fois que la personne est rétablie. Si l'on entre une nouvelle fois en contact avec le même agent pathogène, ces anticorps peuvent être fabriqués en grande quantité plus rapidement et sont en mesure de combattre immédiatement une nouvelle infection. C'est pourquoi on ne tombe généralement pas malade une deuxième fois et qu'on parle d'« immunité » contre cet agent pathogène spécifique. Les vaccins fonctionnent d'ailleurs selon ce même principe.

Comment le test sérologique fonctionne-t-il ?

Traditionnellement, l'échantillon sanguin est testé en laboratoire à l'aide de la méthode dite ELISA (de l'anglais enzyme-linked immunosorbent assay ou « dosage d'immunoabsorption par enzyme liée »). Un échantillon sanguin dilué est placé sur une plaque de microtitrage à petits puits recouverte préalablement d'une partie du virus SARS-CoV-2. Si l'échantillon sanguin contient des anticorps contre le virus, ceux-ci sont « piégés » sur la plaque et sont détectables au moyen d'une réaction colorée.

Entre-temps, il existe cependant sur le marché plusieurs tests rapides qui ont un mode de fonctionnement similaire à celui d'un test de grossesse. Au lieu de l'urine, on dépose une goutte de sang sur une bandelette de test. Le liquide migre le long de la bandelette de test et avec lui, le cas échéant, des anticorps qui rencontrent des protéines du SARS-CoV-2 sur leur trajet et y adhèrent. Le résultat s'affiche sous la forme d'une ligne colorée.

Quelle est la fiabilité du test sérologique ?

Une étude a récemment examiné la fiabilité de dix tests sérologiques disponibles. Pour connaître la fiabilité d'un test, nous examinons sa sensibilité et sa précision (spécificité). Un test sensible permettra d'identifier correctement les personnes atteintes du Covid-19 et un test précis permettra d'identifier correctement les individus ne présentant pas le Covid-19.

Conclusion de l'étude : La sensibilité des tests était généralement supérieure à 90% et la spécificité se situait entre 95 et 99 %. Que cela signifie-t-il concrètement ?

Une sensibilité de 90 % signifie que le test identifiera correctement neuf personnes infectées sur dix. Cependant, une personne infectée et testée sur dix obtient un faux résultat (faux négatif) : elle est porteuse du virus, mais le test est négatif.

Une spécificité de 90 % signifie que le test identifiera correctement neuf personnes non infectées sur dix. Mais une personne sur dix qui n'a pas contracté le virus obtiendra un résultat faussement positif (faux positif).

Lorsqu'il s'agit de tests sérologiques, la spécificité revêt une plus grande importance que la sensibilité. C'est d'autant plus important si un faible nombre de personnes (par exemple, 5 %) de la population ont développé des anticorps. Car dans ce cas, le nombre de faux positifs pourrait être très élevé.

Pourquoi le test sérologique peut-il donner de faux résultats ?

Étant donné que quelques semaines peuvent s'écouler avant que les anticorps soient détectables dans le sang, le moment du prélèvement de l'échantillon peut jouer un rôle. Par ailleurs, chaque personne infectée produit des quantités variables d'anticorps et dans certains cas, les volumes peuvent être trop faibles pour être détectés par les tests. L'OMS prévient également que les tests sérologiques visant à détecter le SARS-CoV-2 peuvent aussi réagir à d'autres coronavirus présents chez l'homme.

Lorsqu'un test sérologique s'avère positif, cela signifie-t-il qu'on est immunisé contre le coronavirus et qu'on ne peut plus l'attraper ?

Pour le SARS-CoV-2, il n'a pas encore été prouvé scientifiquement si on est réellement immunisé et donc protégé, du moins temporairement, contre une nouvelle infection après avoir surmonté l'infection et, si oui, pour combien de temps. Mais la probabilité que ce soit le cas est très élevée. Espérons qu'il en soit ainsi. Car ce n'est qu'alors qu'un vaccin, que le monde entier attend actuellement, pourra également fonctionner.

Rédaction : Michèle Weber (FNR)