Les scientifiques de l’hôpital Necker-Enfants malades AP-HP, de l’Institut Pasteur, d’Université Paris Cité, de l’Inserm, de l’université Paris-Est Créteil et de l’École nationale vétérinaire d’Alfort, coordonnés par le Pr Marc Eloit et le Dr Anne Jamet, en collaboration avec le Dr Jacques Fourgeaud et Beatrice Regnault, ont étudié l’apport de la caractérisation génétique globale des échantillons (ou métagénomique non-ciblée) par séquençage de nouvelle génération (mNGS) dans le diagnostic des infections.
Les résultats de cette étude ont fait l’objet d’une publication le 1er décembre 2023 dans la revue Lancet Microbe.
L’identification des micro-organismes en cause dans les infections est un enjeu majeur pour traiter au mieux les patients qui en sont atteints. Les épidémies récentes montrent l’importance de disposer d’un outil capable de détecter tant des pathogènes nouveaux ou inattendus que ceux dont les génomes évoluent rapidement. Actuellement, les recherches d’agents infectieux sont majoritairement « ciblées » et nécessitent donc d’avoir une idée préalable des causes possibles de l’infection. Cependant, dans de nombreux cas, aucun micro-organisme n’est identifié par les analyses de première intention et la cause de l’infection reste inconnue aboutissant à un traitement non optimisé.
La métagénomique¹ par séquençage de nouvelle génération (mNGS) permet d’identifier un large éventail d'agents pathogènes, dont des micro-organismes rares ou nouveaux. Cette étude vise à mieux prescrire cette technique d’identification microbienne innovante encore complexe et coûteuse à mettre en œuvre par les laboratoires hospitaliers car elle nécessite des compétences transversales, allant de la préparation spécifique des échantillons à l’analyse bio-informatique d’un grand nombre de séquences. L’équipe hospitalière s’est donc appuyée sur les compétences techniques et informatiques du laboratoire de découverte de pathogènes2 à l’Institut Pasteur et a œuvré afin de proposer la mNGS tant au sein de l’AP-HP qu’auprès de praticiens des centres de soin en métropole et outre-mer.
Dans cette étude, 742 échantillons ont été prélevés sur 523 patients entre le 29 octobre 2019 et le 7 novembre 2022 pour une analyse mNGS. Les échantillons étaient accompagnés d'un formulaire de prescription obligatoire rempli par le médecin dans lequel était indiqué le niveau clinique de suspicion d’une infection.
Les résultats portent sur un panel dont la suspicion initiale d'infection était soit élevée (63 %), soit faible (37 %). Dans 117 échantillons de patients avec une suspicion forte d’infection, soient 25% des échantillons à suspicion forte d’infection selon l’évaluation préalable des praticiens, des agents pathogènes responsables ou possiblement responsables ont été détectés.
Le rendement diagnostique de la mNGS a été particulièrement élevé chez les patients immunodéficients et chez les patients atteints de troubles neurologiques lorsque l’accès à des biopsies cérébrales était possible. En effet, la mNGS détecte plus facilement un virus pathogène responsable ou possiblement responsable dans les biopsies cérébrales que dans le liquide cérébrospinal, classiquement utilisé car plus accessible. L’étude a aussi montré que les analyses de selles pouvaient être utilisées pour investiguer, non seulement des troubles digestifs, mais aussi des hépatites ainsi que diverses manifestations neurologiques.
Par ailleurs, la performance clinique de la mNGS révèle de bons résultats par rapport à la microbiologie conventionnelle. Les résultats de cette étude prospective observationnelle contribueront, avec de futures études, à affiner le positionnement de la mNGS dans la prise de décision en matière de diagnostic et de traitement.
« Le laboratoire de microbiologie (Pr Leruez-Ville), conjointement avec le service des maladies infectieuses et tropicales (Pr Lortholary et Pr Lecuit) et le service d’immuno-hématologie et rhumatologie pédiatriques (Pr Quartier dit Maire et Pr Neven) de l’hôpital Necker-Enfants malades AP-HP, a développé une expertise reconnue de longue date dans la prise en charge de patients atteints de déficits immunitaires propices au développement d’infections par des micro-organismes inhabituels. De son côté, le laboratoire de découverte de pathogènes de l’Institut Pasteur2, sous la direction de Pr Marc Eloit au moment de l’étude, avait déjà, à des fins de recherche, optimisé l’utilisation du séquençage haut débit pour la découverte de pathogènes en développant cette technique tant sur les méthodes de préparation d’échantillons que les outils d’analyse bio-informatiques. Cette collaboration entre Necker-Enfants malades AP-HP et l’Institut Pasteur avait donc toutes les chances d’identifier des causes inédites d’infections là où les techniques conventionnelles manquaient un certain nombre de diagnostics » explique le Dr Anne Jamet, dernier auteur de l’étude, responsable de l’activité mNGS à l’hôpital Necker-Enfants malades AP-HP et chercheuse à l’Institut Necker-Enfants malades. AP-HP
« Cette intuition a été confortée par des diagnostics fiables au quotidien, ainsi que plusieurs découvertes notables, dont l’identification d’un nouveau virus responsable d’hépatite » ajoute le Dr Jacques Fourgeaud, premier auteur de l’étude et virologue référent de l’activité mNGS à l’hôpital Necker-Enfants malades AP-HP.
« Cet outil basé sur le séquençage est maintenant incontournable pour le diagnostic chez les patients pour lesquels nous suspectons une infection. Nous le prescrivons aujourd’hui de plus en plus rapidement dans les cas sévères, notamment ceux avec une atteinte du cerveau et chez les adultes et les enfants ayant un déficit immunitaire » souligne le Pr Olivier Lortholary, infectiologue, chef du service des maladies infectieuses et tropicales de l’hôpital Necker-Enfants malades AP-HP et co-auteur de l’étude.
« Nous sommes heureux de contribuer à une meilleure prise en charge médicale tout en augmentant les connaissances en infectiologie » ajoute le Pr Marc Eloit, co-dernier auteur de l'étude, directeur du laboratoire de découverte de pathogènes2 à l’Institut Pasteur jusqu’en septembre 2023, aujourd’hui chercheur invité à l’Institut Pasteur. Cette étude permet aussi de se projeter sur l’avenir du diagnostic des infections. « En nous basant sur les micro-organismes que nous identifions avec le laboratoire de microbiologie de Necker, nous pourrons développer de nouveaux outils pour rendre la technologie de séquençage plus rapide et plus accessible pour les analyses microbiologiques de première ligne tout en renforçant son potentiel pour la découverte de nouveaux pathogènes humains », conclut Philippe Pérot, co-auteur de l’étude, ingénieur de recherche au sein du laboratoire de découverte de pathogènes² à l’Institut Pasteur et référent de l’activité mNGS à l’Institut Pasteur.
Cette étude a été financée par l’hôpital Necker-Enfants malades AP-HP et l’Institut Pasteur.
1. Etude de l'ensemble des génomes issus d'un même milieu ainsi que les interactions entre ces génomes
2. Le laboratoire de découverte de pathogènes à l’Institut Pasteur, a été dirigé par Pr Marc Eloit jusqu’au 31 août 2023. Dr Nolwenn Dheilly dirige le laboratoire depuis le 1er septembre 2023.
Références : Jacques Fourgeaud, Beatrice Regnault, Vichita Ok, Nicolas Da Rocha, Émilie Sitterlé, Meryem Mekouar, Hélène Faury, Catherine Milliancourt-Seels, Florence Jagorel, Delphine Chrétien, Thomas Bigot, Éric Troadec, Isabelle Marques, Alexandra Serris, Danielle Seilhean, Benedicte Neven, Pierre Frange, Agnès Ferroni, Marc Lecuit, Xavier Nassif, Olivier Lortholary, Marianne Leruez-Ville, Philippe Pérot, Marc Eloit, Anne Jamet – The Lancet Microbe
