Utiliser un smartphone pour détecter un virus hautement contagieux
Un nouvel appareil utilise un smartphone et une puce microfluidique en papier pour détecter des niveaux extrêmement bas de norovirus.
Le norovirus est un virus très contagieux responsable d'environ 19 à 21 millions de cas annuels de gastro-entérite aiguë aux États-Unis.
En fait, le norovirus est «la principale cause de maladie d'origine alimentaire» aux États-Unis.
Le norovirus est également responsable de 1,9 million de visites à l'hôpital et de 400 000 autres visites au service des urgences. Cela coûte aux États-Unis environ 2 milliards de dollars en dépenses de santé et en perte de productivité de l'emploi.
Le virus peut être contagieux à de très faibles niveaux, avec seulement 10 particules virales suffisantes pour provoquer une infection.
Ainsi, des chercheurs de l'Université de l'Arizona (UA) à Tucson ont entrepris de créer un moyen efficace de détecter même les plus petits niveaux de virus.
Trois chercheurs ont codirigé le projet: Jeong-Yeol Yoon, du Département de génie biomédical de l'UA; Soo Chung, chercheur au doctorat au laboratoire de Yoon; et Kelly A. Reynolds, présidente du Département de la communauté, de l'environnement et des politiques au Mel & Enid Zuckerman College of Public Health à l'UA.
Yoon a présenté la recherche à l'American Chemical Society Fall 2019 National Meeting & Exposition à San Diego, Californie, et l'article apparaît maintenant dans le journal ACS Omega.
Comment fonctionne l'appareil bon marché et rapide
Le virus peut se propager très rapidement dans l'eau. Les dispositifs existants de détection des norovirus nécessitent un laboratoire et une gamme de microscopes, de lasers et de spectromètres coûteux. Ce sont des instruments qui mesurent les types de rayonnement et la longueur d'onde.
Avec la nouvelle méthode, les chercheurs ont utilisé des matériaux simples, notamment du papier et un smartphone. Chung explique comment il est possible pour le papier de se transformer en puces microfluidiques.
«Le substrat en papier est très bon marché et facile à stocker, et nous pouvons fabriquer ces puces facilement», dit-il. «La structure fibreuse du papier permet également au liquide de s'écouler spontanément sans utiliser les systèmes de pompage que d'autres puces, comme les puces de silicium, nécessitent habituellement.»
En règle générale, les scientifiques mesurent la réflexion de la lumière dans un échantillon à l'aide d'une analyse par spectrométrie. Cependant, l'aspect non homogène (poreux) du papier, associé à son opacité optique, peut générer une «dispersion et réflexion de fond».
Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs ont développé une méthode dans laquelle ils comptaient les perles fluorescentes au lieu de mesurer l'intensité lumineuse.
Le procédé consiste à ajouter de l'eau à une extrémité d'une puce microfluidique en papier et des billes en polystyrène fluorescent à l'autre extrémité.
Chacune de ces minuscules perles est attachée à un anticorps qui combat le virus. Si le norovirus est présent dans l'eau, plusieurs anticorps continuent à l'attaquer, se fixant à la particule virale et créant un amas fluorescent.
«Les particules de norovirus sont trop petites pour être imagées par un microscope de smartphone, tout comme les anticorps», explique Yoon. "Mais lorsque vous avez deux ou trois ou plus de ces billes réunies, cela indique que le norovirus est là, provoquant l'agrégation des billes."
Les amas de perles sont suffisamment gros pour qu'un smartphone puisse les ramasser et les photographier. Les chercheurs ont également créé une application pour smartphone qui compte les particules de norovirus dans l'échantillon.
"Vous n'avez pas besoin d'être un scientifique ou un ingénieur pour faire fonctionner l'appareil", déclare Yoon. "L'analyse sera effectuée automatiquement par l'application pour smartphone, donc tout ce dont vous avez à vous soucier est de charger un échantillon d'eau sur la puce."
L'appareil est également bon marché, son composant le plus cher coûtant moins de 50 $.
«Les progrès de la surveillance rapide des virus humains dans l'eau sont essentiels pour protéger la santé publique», déclare Reynolds.
«Cette technologie de surveillance de la qualité de l'eau rapide et peu coûteuse pourrait être un outil de transformation pour réduire le fardeau des maladies à la fois locales et mondiales.»
Kelly A. Reynolds
