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La réaction en chaîne de la polymérase, ou PCR, est utilisée pour copier des brins d'ADN. (Pixabay/PixxlTeufel)

La route vers les tests Covid-19 : le rôle d’un pionnier canadien de la biotechnologie

Les Canadiennes et les Canadiens ont accès à des mises à jour quotidiennes sur les multiples ravages causés par le coronavirus SARS-CoV-2 responsable de la Covid-19, ainsi que sur l’importance des tests de dépistage pour ce virus à travers le pays.

Le test de dépistage exploite une méthode inventée par la toute première entreprise de biotechnologie nommée « Cetus », fondée en Californie en 1971 par un Canadien, natif de Montréal, Ron Cape, et ses partenaires. Ron Cape a été le premier président de Cetus, puis président-directeur général. Il a obtenu son doctorat à l’Université McGill en 1967 sous la supervision de John Spencer, un pionnier de la biochimie de l’ADN. À la même époque, à Montréal, Ron Cape occupait également le poste de président de la « Professional Pharmaceutical Corporation ».

John Bergeron et Ron Cape au congrès conjoint de la Human Proteome Organization et de l'Union internationale de biochimie et de biologie moléculaire (IUBMB) en 2003. La réunion de l'IUBMB a été transférée de Toronto à Montréal cette année-là en raison de l'épidémie de SRAS. (John Bergeron), Author provided

La méthode universellement utilisée pour détecter la présence du SARS-CoV-2 est connue sous le nom de réaction en chaîne par polymérase ou « PCR ». Cette innovation révolutionnaire a été développée à Cetus par un scientifique talentueux nommé Kary Mullis. Récipiendaire du prix Nobel de chimie en 1993 pour cette découverte, Mullis a reçu le seul prix Nobel décerné pour une découverte faite dans une compagnie privée de biotechnologie.

La technologie ADN était la base du plan d’affaires de Cetus lorsque la société a été établie par Ron Cape et ses partenaires. En 1983, Kary Mullis a inventé une méthode simple et rapide pour amplifier de manière exponentielle des morceaux d’ADN dans un tube à essai. Il l’a nommée la réaction en chaîne par polymérase.

Son idée clé était d’utiliser une enzyme capable de copier l’ADN à haute température. Cette enzyme, connue sous le nom d’ADN polymérase Taq, avait elle-même été découverte par David Gelfand et Susanne Stoffel à Cetus.

Amplifier l’ADN

Le biologiste James Watson et le physicien Francis Crick ont décrit la structure de l’ADN en 1953 : deux brins stables dans une structure à double hélice. Chaque brin d’ADN est aligné de façon antiparallèle (parallèle, mais en directions opposées) avec son brin complémentaire, maintenu ensemble par ce que l’on appelle des liens hydrogène. Ces liens peuvent être rompus par la chaleur.

Le but de Mullis était de trouver un moyen d’amplifier l’ADN du gène de l’interféron afin de permettre à Cetus de produire la protéine dérivée en grande quantité et de la commercialiser comme thérapie contre le cancer. Son génie a été de concevoir une méthode simple et rapide qui utilise l’ADN polymérase Taq. Cette polymérase a été isolée de la bactérie Thermus aquaticus qui se mutiplie à haute température.

Mullis a établi un protocole qui utilise une répétition de cycles qui mènent à une amplification de l’ADN. Chaque cycle débute avec une température élevée visant à séparer les deux brins d’ADN. Cette étape est suivie d’une légère baisse de température qui empêche toujours la réassociation des brins d’ADN d’origine, mais qui permet à l’ADN polymérase Taq de faire une copie complémentaire de chacun de ces brins.

Une fois le cycle complété, la température est à nouveau augmentée pour séparer les brins nouvellement fabriqués permettant de démarrer un autre cycle et ainsi de suite jusqu’à l’obtention de la quantité d’ADN désirée. Par cette technique, on peut donc, à partir d’une quantité d’ADN pratiquement imperceptible, amplifier ce matériel pour le rendre facilement détectable.

Avec Cetus, Mullis a conçu une machine nommée « le thermocycleur » qui permet de reproduire de tels cycles. La réaction PCR et le thermocycleur sont désormais des outils incontournables de tout laboratoire de recherche ou de diagnostic dans le monde.

Les Analyses PCR et SARS-CoV-2

Le virus SARS-CoV-2 garde son matériel génétique sous forme d’ARN et non pas d’ADN. Le protocole standard du test de détection consiste à prélever à l’aide d’un écouvillon nasal long (6 pouces) un échantillon de la région entre le nez et la bouche d’un patient. Pour détecter le virus par PCR, l’ARN du virus doit premièrement être transformé en ADN à l’aide d’une autre enzyme appelée « transcriptase inverse ». Cet ADN peut maintenant être utilisé pour l’amplification par PCR.

L’urgence d’un remède contre la Covid-19 a fait avancer les découvertes scientifiques à un rythme accéléré. Le 11 janvier dernier, la séquence du virus SARS-CoV-2 a été rendue publique par des scientifiques chinois. Le 24 janvier, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a établi un protocole basé sur la PCR pour détecter le SARS-CoV-2 qu’elle a mis à la disposition de la communauté médicale et scientifique internationale.

L’utilisation du PCR comme test par excellence dans la détection du SARS-CoV-2 représente un héritage important du Montréalais Ron Cape à travers sa société Cetus.

Comment fonctionnent les tests de dépistage de la Covid-19 ?

Un effort impliquant plusieurs laboratoires et dirigé par le Laboratoire national de microbiologie du Canada à Winnipeg (LNM) a mis au point un test SARS-CoV-2 basé sur les données distribuées par l’OMS en janvier 2020 pour les analyses par PCR. Sous la direction du Dr Nathalie Bastien et de son équipe au LNM, le test canadien de dépistage a été établi en un temps record grâce à l’expérience unique acquise par ces scientifiques de premier calibre lors des épidémies précédentes.

L’Agence de la santé publique du Canada (ASPC) réglemente le Laboratoire national de microbiologie. L’ASPC a été établie en 2004 après l’épidémie de SRAS de 2003, à la suite du rapport dévastateur rédigé par David Naylor, alors doyen de la faculté de médecine à l’Université de Toronto, identifiant le manque de préparation du Canada à l’épidémie mortelle de SRAS.


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Malheureusement, bon nombre des recommandations détaillées dans ce rapport indiquant les étapes à suivre pour se préparer à un autre virus mortel n’ont jamais été mises en œuvre. La dernière phrase du rapport de 2003 à la page 227 est effrayante à lire aujourd’hui : « Si ce n’est pas maintenant, après le SRAS, quand » ?

Faire progresser l’expertise des tests du Canada

Le dépistage est notre seul moyen d’identifier les personnes infectées qui sont malades, mais aussi celles qui ne présentent aucun symptôme, fournissant ainsi des informations essentielles pour éviter la propagation du virus et de la maladie. Compte tenu des recommandations du rapport Naylor sur le SRAS, la cohérence dans les tests de dépistage et une communication uniformisée des résultats devraient aujourd’hui être une priorité de nos systèmes de santé, qu’ils soient publics ou privés.

Génome Canada emploie des scientifiques exceptionnellement talentueux dont l’expertise reconnue est le séquençage et la cartographie des génomes. L’agence déploie des efforts héroïques pour aider le Canada à dépister SARS-CoV-2 et combattre la Covid-19.

L’utilisation de l’expertise en matière de tests de Génome Canada et de ses six centres de génomique pourrait grandement aider à établir un service de dépistage offrant des tests complets, rapides, précis et continus pour les Canadiens et Canadiennes, permettant une homogénéité dans l’obtention et la diffusion des résultats. Ces efforts contribueraient à préparer le Canada pour la prochaine vague prévue de SARS-CoV-2. Ils créeraient une ressource qui serait un atout unique et précieux non seulement dans la lutte actuelle contre la Covid-19, mais aussi lors d’une prochaine pandémie.

Si ce n’est pas maintenant, après la Covid-19, quand ?

John Bergeron remercie Kathleen Dickson en tant que co-auteure et Imed Gallouzi (Université McGill) et Benoit Chabot (Université de Sherbrooke) pour les idées, corrections et modifications.

This article was originally published in English

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