En décembre 2019, des scientifiques chinois ont étudié des prélèvements effectués sur des patients atteints de pneumonies graves. Avant de tomber malades, tous s'étaient rendus au marché de fruits de mer de Huanan, à Wuhan. En analysant leurs échantillons, les virologues n'ont découvert aucun agent pathogène connu.

Dans ce contexte, les médecins se sont tournés vers une nouvelle technique de dépistage: l'analyse métagénomique. Cette méthode permet de révéler tous les micro-organismes présents dans les échantillons, qu'ils soient déjà connus ou non. Selon la BBC, les chercheurs ont ainsi détecté un agent pathogène qui ressemblait fortement à la famille des coronavirus.

Les scientifiques venaient alors de découvrir le Covid-19. «Cela a changé la donne par rapport aux pandémies précédentes», explique Niranjan Nagarajan, professeur de médecine à l'université nationale de Singapour. L'identification de l'agent pathogène a permis de développer rapidement des tests de diagnostic et de lancer la course aux traitements et aux vaccins à travers le monde.

L'analyse métagénomique est aujourd'hui de plus en plus utilisée dans les hôpitaux. Du diagnostic d'une septicémie à l'identification des causes de maladies encore inexpliquées, elle sauve déjà des vies. En identifiant les micro-organismes présents dans un échantillon, cette technique permet de déterminer l'origine de maladies graves et donc de savoir si celles-ci sont liées à un virus, une bactérie ou une réaction auto-immune. Les médecins peuvent ensuite adapter le traitement en conséquence.

Séquençage de l'ADN et analyse par IA

Exemple très pratique: une patiente atteinte de méningite et d'insuffisance hépatique devait subir une greffe du foie. L'analyse métagénomique de son liquide céphalo-rachidien a révélé qu'elle était en réalité infectée par le virus de l'hépatite E. «Nous lui avons administré un médicament antiviral, son état s'est amélioré et nous lui avons évité une transplantation», étaye Charles Chiu, médecin spécialiste des maladies infectieuses à l'université de Californie à San Francisco, aux États-Unis.

Jusqu'à récemment, cette méthode était limitée par la durée des analyses, qui pouvait prendre plusieurs jours, voire une semaine. Aujourd'hui, les machines sont capables de séquencer l'ADN en quelques heures et les outils d'intelligence artificielle (IA) peuvent analyser d'importantes quantités de données en un temps record. L'analyse métagénomique est ainsi devenue plus accessible.

«Des infections comme la pneumonie ou la septicémie peuvent être causées par des centaines d'agents pathogènes potentiels, ce qui entraîne un parcours diagnostique très long, où nous devons multiplier les tests, détaille Charles Chiu. C'est une véritable course contre la montre.» La nouvelle méthode peut conduire à un traitement plus rapide et plus ciblé, en particulier pour les personnes immunodéprimées.

Cette approche pourrait également permettre d'anticiper les épidémies en détectant précocement les virus. À Singapour, plusieurs laboratoires effectuent des tests métagénomiques sur des échantillons d'eaux usées et d'air. Les données sont ensuite traitées par des modèles d'IA entraînés à détecter les nouveaux virus. Cette surveillance proactive aurait pu permettre de détecter le Covid-19 plusieurs mois avant la confirmation des premiers cas en Italie, avancent les scientifiques.