Évaluation économique du séquençage du génome entier pour l'identification et la surveillance des pathogènes auprès de huit laboratoires

Un article paru dans le numéro du 4 mars 2021 d'Eurosurvellance traite de l'«Évaluation économique du séquençage du génome entier pour l'identification et la surveillance des pathogènes - résultats d'études de cas en Europe et dans les Amériques 2016 à 2019.»

Les huit laboratoires sont les suivants :

APHA: Animal and Plant Health Agency; EMC: Erasmus Medical Centre; FLI: Friedrich-Loeffler-Institut; INEI-ANLIS: Instituto Nacional de Enfermedades Infecciosas - Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud; IZSLER: Istituto Zooprofilattico Sperimentale della Lombardia e dell'Emilia-Romagna; MDH: Maryland Department of Health; PHAC: Public Health Agency Canada; PHE: Public Health England.

Malheureusement la France est absente de cette comparaison ...

Introduction

Le séquençage du génome entier (WGS) transforme le travail des laboratoires microbiologiques de référence à travers le monde. Les séquences génomiques complètes d'un isolat ou d'un échantillon ont le potentiel d'améliorer les programmes de surveillance des maladies infectieuses et de renforcer les enquêtes épidémiologiques. Les exemples incluent la possibilité d'identifier des éclosions plus tôt grâce à la valeur ajoutée de la détection de cas groupés basées sur le génome, le suivi des souches avec des marqueurs spécifiques pertinents pour la santé (par exemple l'antigénicité, la virulence, la transmissibilité, les marqueurs de résistance) et le suivi de l'efficacité des mesures de contrôle ( par exemple la vaccination, les programmes d'élimination). Le développement de la génomique des pathogènes et des outils, de l'infrastructure et des analyses nécessaires pour le WGS peut être utilisé dans tous les secteurs (santé publique, santé vétérinaire ou sécurité des alimentais) et dans les types de pathogènes (virus, bactéries ou parasites), offrant un potentiel pour une intégration plus poussée des activités de surveillance et donc pour des économies d'échelle.

Cependant, dans la pratique, un modèle actuellement privilégié implique l'introduction du WGS dans les programmes individuels axés sur les pathogènes, où les coûts de mise en œuvre du WGS dans le diagnostic et la surveillance de routine restent élevés par rapport aux tests principalement phénotypiques actuellement utilisés. Pour mieux comprendre le différentiel de coût entre les méthodes conventionnelles et le WGS dans le contexte de l'identification et de la surveillance des pathogènes, et pour identifier les principaux facteurs affectant les coûts et les avantages des systèmes de surveillance basés sur le WGS, nous avons réalisé une évaluation économique dans huit laboratoires de référence dans sept pays. (Argentine, Canada, Allemagne, Italie, Pays-Bas, États-Unis (États-Unis) et deux instituts du Royaume-Uni (UK)).

Dans un second temps, nous avons voulu comprendre si les bénéfices tirés des informations complémentaires obtenues grâce au séquençage des pathogènes sont susceptibles de compenser le surcoût du WGS. Pour cela, nous avons estimé pour l'exemple de la salmonellose le nombre de cas de maladie qui devraient être évités chaque année grâce à l'utilisation du WGS pour atteindre le seuil de rentabilité, c'est-à-dire pour rendre l'utilisation du prix neutre du WGS

Discussion

Cette analyse des expériences pratiques de huit laboratoires de référence en Europe et aux Amériques entre 2016 et 2019 a confirmé que le WGS avait en moyenne des coûts par échantillon plus élevés que les méthodes de laboratoire conventionnelles: le WGS était entre 1,2 et 4,3 fois plus cher que les méthodes conventionnelles de routine.

Plusieurs facteurs ont influé sur les coûts de WGS. Il y avait une tendance générale à augmenter les rendements d'échelle avec l'analyse WGS, les coûts moyens par échantillon de WGS ayant tendance à diminuer à mesure que le volume de l'échantillon et la taille du lot augmentent.

Les laboratoires de référence qui traitent un volume élevé d'échantillons sont donc susceptibles de réaliser un coût par échantillon inférieur à celui des institutions plus petites traitant moins d'échantillons.

Cependant, une analyse centralisée peut s'accompagner d'un compromis en termes de délai d'exécution en raison de l'augmentation du temps d'expédition des échantillons. Dans les pays à système décentralisé, les laboratoires régionaux ont souvent un rôle important, ce qui limite le volume d'échantillons par laboratoire. Le manque de temps dans un contexte d'épidémie ne permet souvent pas de regrouper les échantillons. Par conséquent, le coût d'utilisation du WGS pour la surveillance des épidémies d'influenza aviaire est élevé - le coût moyen de deux laboratoires de référence de notre étude était de 793 euros par échantillon. En revanche, le coût moyen des cinq laboratoires de référence qui utilisaient le WGS pour la surveillance de routine des pathogènes d'origine alimentaire était beaucoup plus faible, à 209 euros par échantillon. Fait intéressant, dans le cas de la surveillance de l'influenza humaine à l'aide d'un flux de travail basé sur WGS (EMC pour Erasmus Medical Centre), le coût était le plus bas de tous les établissements analysés à 98 euros par échantillon (à peine plus élevé que le coût du flux de travail conventionnel).

Les coûts de la plate-forme de séquençage utilisée (producteur, modèle et consommables associés) peuvent différer considérablement et sont en outre influencés par la mesure dans laquelle les séquenceurs et autres équipements sont utilisés à pleine capacité ou non. L'étude de cas de l'EMC prouve qu'un séquenceur à moindre coût et une configuration efficace peuvent être capables de limiter les coûts avec des tailles de lots et des volumes d'échantillons plus petits. Le séquenceur a été utilisé à la fois pour le séquençage des échantillons de surveillance et à d'autres fins, réduisant ainsi les coûts d'équipement par échantillon de surveillance. En revanche, d'autres laboratoires de référence n'ont pas ou n'auraient pas pu utiliser l'équipement à pleine capacité pour diverses raisons, notamment les contraintes de temps (contexte de l'épidémie), le volume global de l'échantillon et la mesure dans laquelle l'équipement acheté considérait des volumes d'échantillons futurs (potentiellement plus élevés). En outre, l'EMC a pu obtenir des remises allant jusqu'à 60% par rapport au prix catalogue des équipements WGS et des principaux consommables en s'associant avec d'autres hôpitaux universitaires et en négociant collectivement avec les fournisseurs.

Les laboratoires de référence ont indiqué que le manque de concurrence entre les fournisseurs d'équipements de séquençage et la dépendance vis-à-vis de consommables spécifiques pour le séquençage était un facteur clé de coût et rendait le WGS actuellement moins abordable. D'autres facteurs de coût étaient le niveau d'automatisation (affectant les demandes de temps du personnel) et les coûts de l'infrastructure bioinformatique, qui différaient considérablement entre les laboratoires de référence. En particulier pour les laboratoires plus petits ou régionaux, les applications basées sur le cloud pour l'analyse bioinformatique peuvent conduire à des économies considérables. C'était le cas du Maryland Department of Health (MDH), qui utilisait des outils en ligne pour l'analyse de séquençage. On s'attend à ce que les futures réductions des coûts dans l'automatisation et le séquençage (ainsi que dans le calcul et le stockage des données) réduiront considérablement les coûts de la surveillance des agents pathogènes à l'aide du WGS (et réduiront également davantage les délais d'exécution).

Même à des niveaux de coûts documentés ici, le WGS fournit un niveau d'informations supplémentaires qui fait plus qu'équilibrer les coûts supplémentaires s'il est utilisé efficacement. Toutes les institutions des études de cas ont fait état des avantages majeurs de l'utilisation du WGS pour l'identification et la surveillance des agents pathogènes, la rationalisation de leurs flux de travail, rendant les processus analytiques plus aptes à l'automatisation et améliorant les moyens de détection et de contrôle d'éclosions. Comme l'exemple des maladies d'origine alimentaire l'a montré le plus clairement, le WGS peut identifier plus de cas groupés dans une épidémie et réduire les cas globaux de maladie, si les systèmes de santé publique sont suffisamment équipés et financés pour prendre des mesures efficaces.

Notre analyse du seuil de rentabilité indique que dans le cas de la surveillance de Salmonella, seul un pourcentage modeste (0,2 à 1,1%) des cas de salmonellose signalés devrait être évité chaque année grâce à l'utilisation du WGS afin de rendre l'adoption de la technologie coûteuse neutre du point de vue de la santé publique.

La cohérence des résultats entre les cinq laboratoires de référence et l'analyse de sensibilité confirment la robustesse de la principale conclusion de l'analyse du seuil de rentabilité: qu'éviter un seul décès prématuré dû à la salmonellose sur une période de plusieurs années grâce à l'utilisation du WGS était suffisant pour équilibre des coûts du point de vue de la santé publique pour tous les systèmes de surveillance de Salmonella analysés.

Dans ce contexte, il est à noter que le nombre de décès dus à des infections d'origine alimentaire est probablement sous-estimé. La notification de la salmonellose se fait principalement au moment du diagnostic et donc avant que le résultat final ne soit connu. Il existe des indications d'une surmortalité substantielle chez les patients après salmonellose jusqu'à un an après l'infection qui ne peut être expliquée par d'autres facteurs.

Bien que les résultats de l'analyse du seuil de rentabilité ne puissent être généralisés, ils illustrent les avantages potentiels pour la santé publique de l'utilisation du WGS. Les avantages de l'utilisation du WGS pour l'identification et la surveillance des pathogènes dépendaient en grande partie de la configuration et du fonctionnement du système de surveillance: plus le WGS est utilisé tardivement dans le processus analytique, plus les avantages potentiels peuvent être limités dans un contexte d'épidémie (par exemple, si les échantillons ne sont séquencés que plusieurs semaines après la détection d'une épidémie par d'autres méthodes). Les études de cas ont mis en évidence les avantages du WGS dans le cadre d'une approche One Health, en particulier dans la surveillance des pathogènes d'origine alimentaire. L'identification des liens entre les cas humains et les sources dans le système alimentaire par le biais du WGS en temps réel dépend de manière critique d'un échange continu de données de séquençage provenant de la surveillance de routine en laboratoire d'échantillons provenant de sources humaines, animales et alimentaires.

Lors de l'interprétation de cette évaluation économique, il est essentiel de noter ses limites. Les études de cas avec huit laboratoires de référence sont caractérisées par différentes variables: différents pathogènes, différentes méthodes conventionnelles utilisées comme comparateurs, différentes infrastructures et différents types de systèmes de surveillance. Les coûts par échantillon calculés dans cette étude étaient les coûts réels supportés par ces huit laboratoires de référence, reflétant leurs situations spécifiques. Cela implique que les estimations de coûts ne peuvent pas être utilisées pour extrapoler les coûts à d'autres institutions. L'approche consistant à se concentrer sur les coûts différentiels avec une méthodologie cohérente et appliquée uniformément a simplifié l'analyse complexe, car les coûts qui ne sont clairement pas affectés (par exemple pour l'amortissement des bâtiments de laboratoire) n'avaient pas besoin d'être évalués, ce qui nous a permis de nous concentrer en détail sur ces coûts et avantages lorsque des changements ont été causés par l'utilisation de WGS. Des limites sont également notables pour l'analyse du seuil de rentabilité, qui s'est concentrée sur un pathogène spécifique (Salmonella). Les résultats ne sont donc pas applicables à la surveillance d'autres pathogènes.