Tests PCR: comment fonctionnent-ils exactement?
Avant 2020, la plupart d’entre nous n’avaient aucune idée de ce qu’était un test PCR ni à quoi il pouvait servir. Mais au plus tard après le premier prélèvement dans la partie postérieure du nez, qui donne l’impression de chatouiller le cerveau, on connaissait le test, ou du moins on avait cette impression, car en réalité, le terme «PCR» ne désigne pas le prélèvement, mais le procédé qui s’ensuit. Le Dr. phil. nat. Pascal Bittel a aimablement pris le temps d’expliquer à BEready ce qu’est une réaction en chaîne par polymérase, ou PCR.
Interview: Franziska Iff
Comment fonctionne exactement un test PCR?
Ce test a pour objectif de détecter, dans un échantillon, des fragments de matériel génétique, appelés acides nucléiques, provenant d'un agent pathogène (par exemple, un virus, une bactérie, un champignon ou un parasite). Pour ce faire, les cellules ou les virus présents dans l'échantillon sont d'abord désagrégés par un processus chimique afin de libérer les acides nucléiques nécessaires à la réaction.
L'échantillon est ensuite purifié. Une méthode consiste à utiliser des billes magnétiques dont la surface est traitée de manière à attirer les acides nucléiques. À l’aide d’un aimant, on attire les billes, auxquelles sont liés les acides nucléiques, vers le fond du tube à réaction, ce qui permet d’écumer les impuretés en surface. Après 2 à 3 étapes de lavage, la surface des billes est détruite. Celles-ci sont alors à nouveau attirées vers le fond par l’aimant, tandis qu’il ne reste en surface que l’échantillon purifié contenant les acides nucléiques, appelé «éluat».
À ce «mélange» d’acides nucléiques purifiés, on ajoute ensuite des séquences de bases spécifiques à l’agent pathogène (produites artificiellement), appelées «amorce», et on provoque, par variation de la température, une réaction en chaîne qui entraîne la duplication d’un court segment des acides nucléiques de l’agent pathogène (mais pas des acides nucléiques humains également présents, ni d’autres brins d’acides nucléiques présents). Ce processus, la PCR proprement dite, est complexe. Pour simplifier, les acides nucléiques sont les serrures dans lesquelles les séquences de bases (amorces) jouent le rôle de clés. Une liaison se forme alors entre deux clés (amorces), qui est ensuite divisée, ce qui donne naissance à une copie exacte servant de nouveau site de liaison. Ce processus de copie se déroule de manière exponentielle: 1 devient 2, puis 4, puis 8, etc. de «nouveaux» sites de liaison. Ce processus est contrôlé par une enzyme appelée polymérase. Plus la quantité de matériel pathogène est importante, plus vite le processus de duplication permet d’obtenir un nombre de copies d’acide nucléique suffisamment élevé pour être détecté par l’appareil de détection. En fonction de la technologie de l’appareil et des propriétés de la polymérase, ce processus nécessite au maximum 45 cycles et dure entre 15 minutes et 2 heures.
À quoi faut-il veiller lors d'un prélèvement?
Aussi simple que cela puisse paraître, il faut effectuer le prélèvement au bon endroit. Pour les maladies respiratoires, il s'agit du nasopharynx. Idéalement, l'écouvillon doit être bien humidifié, mais sans mucosités ni croûtes nasales. En raclant le long de la paroi nasale, on obtient généralement suffisamment de cellules pour l'analyse. Une étude sera bientôt publiée, qui montre qu’un prélèvement bien réalisé dans la cavité nasale donne des résultats pratiquement aussi bons que lorsqu’on «chatouille le cerveau» tout au fond du pharynx.
Quelles maladies pouvons-nous tous dépister à l'aide d'un test PCR ?
Si l'on dispose des bases correspondant aux agents pathogènes, on peut dépister toutes les maladies virales. Les tests PCR nous permettent de détecter les maladies infectieuses, mais pas seulement! Dans le cas des maladies infectieuses, nous recherchons spécifiquement la présence du génome d'un agent pathogène spécifique. On peut ainsi, par exemple, rechercher et détecter des virus tels que ceux de la grippe, du SARS-CoV-2, du VIH ou de l’hépatite, des bactéries comme la chlamydia, l’agent responsable de la tuberculose ou les salmonelles, ainsi que certains champignons et parasites. Il est important de noter qu’il n’existe pas de test PCR «général» capable de détecter toutes les infections. Pour chaque agent pathogène, il faut savoir précisément ce que le test (le «système») doit rechercher.
Certains tests PCR peuvent toutefois rechercher simultanément de nombreux agents pathogènes différents. On parle alors de «PCR multiplex». Mais c'est un autre sujet…
La technologie PCR est par ailleurs utilisée dans d’autres domaines, comme pour la détection de maladies génétiques (héréditaires), dans le diagnostic du cancer ou, par exemple, pour identifier des segments d’acide nucléique (gènes) qui sont à l’origine, entre autres, de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries. La technique de la PCR est aujourd’hui indispensable au diagnostic médical, car elle permet souvent de détecter les agents infectieux (et d’autres informations d’origine génétique) avec une grande sensibilité et une grande spécificité.