Un dispositif basé sur un smartphone peut détecter norovirus

Un nouvel appareil sensible peut détecter des quantités infimes de norovirus dans l’eau. Crédit: American Chemical Society

« Un dispositif basé sur un smartphone peut détecter norovirus, le microbe des ‘navires de croisière’ », information diffusée par Phys.org via l'American Chemical Society.

Rendu infamant par les épidémies sur les navires de croisière, norovirus peut vraiment gâcher des vacances en provoquant de graves vomissements, de la diarrhée et des douleurs à l'estomac.

Mais le virus hautement infectieux peut aussi frapper plus près de chez vous, des épidémies d’origine alimentaire ou hydrique se produisant dans les réseaux d’approvisionnement en eau, les écoles et les restaurants. Aujourd'hui, des chercheurs ont signalé un appareil portable sensible capable de détecter une poignée de particules de norovirus dans l'eau.

Les chercheurs présenteront leurs résultats à la réunion et exposition nationales de l'automne 2019 de l'American Chemical Society (ACS).

« Il suffit d'un très petit nombre de particules de norovirus pour provoquer une infection chez l'homme, nous avons donc besoin d'une méthode de détection très sensible », a déclaré Jeong-Yeol Yoon, qui a dirigé l'équipe.

« En outre, les scientifiques ne sont pas en mesure de cultiver norovirus en laboratoire et les anticorps disponibles contre l'agent pathogène ne sont pas très puissants. »

En conséquence, la détection de très petites quantités de norovirus dans des échantillons d’eau ou d’aliments implique généralement une méthode basée sur la PCR, qui prend plusieurs heures et doit être réalisée dans un laboratoire par du personnel qualifié.

Dans des travaux antérieurs, Yoon et ses collègues de l'Université de l'Arizona ont mis au point un appareil basé sur un smartphone qui pourrait détecter de faibles niveaux de norovirus en mesurant la lumière diffusée par des billes de polystyrène liées au virus dans une puce microfluidique en papier.

« Même si notre limite de détection était vraiment faible, le problème était que le norovirus peut être contagieux à des concentrations encore plus faibles », a déclaré Yoon.

« Lorsque nous avons parlé de ce travail lors de conférences, nous avons reçu le retour suivant: nous devons fournir une méthode encore plus simple permettant de détecter des concentrations de virus beaucoup plus faibles. »

L'équipe est donc retournée au laboratoire et a mis au point une nouvelle approche utilisant la fluorescence, plutôt que la diffusion de la lumière, pour détecter norovirus.

Les chercheurs ont converti un smartphone ordinaire en microscope à fluorescence en fixant un accessoire de microscope optique disponible dans le commerce, une source lumineuse séparée et deux filtres passe-bande.

À un canal de leur puce microfluidique en papier, ils ont ajouté un échantillon d'eau contenant du norovirus. Ensuite, les chercheurs ont ajouté une suspension de billes fluorescentes contenant des anticorps anti-norovirus.

L'action capillaire du papier a provoqué l'écoulement et le mélange des deux liquides. Chaque particule de norovirus se lie à plusieurs perles fluorescentes par l’intermédiaire des anticorps qui leur sont attachés, ce qui provoque l’agrégation des perles et la production d’une image fluorescente beaucoup plus grande.

L’équipe a pris des photos de la puce avec leur microscope à fluorescence sur smartphone et une application a calculé les concentrations de norovirus à partir du nombre de pixels des images.

« La limite de détection la plus basse correspondait à environ 5 ou 6 particules de norovirus par échantillon, donc elle est très proche du niveau de la particule virale unique », a déclaré Yoon. Parce que seulement 10 particules virales peuvent causer des maladies chez l'homme, la nouvelle méthode est suffisamment sensible pour des applications pratiques.

Récemment, Yoon et ses collègues ont rendu le système plus compact et plus portable, en enfermant le microscope à fluorescence, la source de lumière et les filtres optiques dans un boîtier imprimé en 3D. Ils ont également développé une application d'informatique sur un cloud pour analyser les grandes images et renvoyer les résultats au smartphone. En outre, ils ont trouvé un moyen de concentrer les échantillons dans la puce de papier afin d'analyser des volumes d'échantillons beaucoup plus importants.

L’appareil pourrait détecter des quantités infimes de norovirus dans l’eau purifiée et dans les eaux usées récupérées, qui sont très sales. L'eau du robinet, d'autre part, était sujette à l'erreur.

« Nous pensons que le chlore dans l'eau du robinet affecte l'analyse », a déclaré Yoon. « Nous ne pensons pas qu'il soit difficile de traiter l'eau pour éliminer le chlore avant d'appliquer notre méthode. »

Yoon envisage que le personnel des systèmes d’approvisionnement en eau des villes utilise l’appareil et l’application pour détecter la présence de norovirus dans les réserves d’eau. Pour analyser l'utilisation du test sur le terrain, l'équipe collabore avec Kelly Reynolds du même établissement, ainsi qu'avec Tucson Water.

À présent, Yoon et ses collègues s’emploient à utiliser leur smartphone pour diagnostiquer les infections à norovirus chez les patients à un stade plus précoce que ce qui est actuellement possible.

Pour ce faire, ils prévoient d'analyser des prélèvements de selles. « Lorsque norovirus atteint des niveaux détectables par d'autres méthodes, la personne est déjà gravement malade », a déclaré Yoon.

« Mais si nous pouvons détecter le virus plus tôt, ils pourront recevoir des soins médicaux plus rapidement. »

Une détection précoce peut également contribuer à freiner la propagation de la maladie dans des zones isolées et surpeuplées telles que les navires de croisière, où la distinction entre un dérangement gastrique et une infection à norovirus peut guider les efforts de quarantaine ou accélérer le transfert d'un passager au port pour traitement.

Mise à jour du 13 septembre 2019. On lira dans Food Safety News, Researchers develop method to detect low levels of norovirus.