Un modèle mathématique révèle le risque d'infection par le SRAS-CoV-2 après une transplantation de microbiote fécal

Dans leur nouveau document disponible sur le bioRxiv * serveur de pré-impression, des chercheurs américains de l'organisation à but non lucratif OpenBiome ont utilisé un modèle mathématique pour simuler l'utilité de différentes stratégies de test pour des échantillons fécaux et ont montré que la probabilité de libérer un don de microbiote fécal avec le syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SARS-CoV-2 ) est faible lorsque plusieurs variables importantes sont prises en compte.

Nouveau coronavirus SARS-CoV-2 Micrographie électronique à balayage colorisée d'une cellule apoptotique (verte) fortement infectée par des particules de virus SARS-COV-2 (orange), isolée d'un échantillon de patient. Image au NIAID Integrated Research Facility (IRF) à Fort Detrick, Maryland. Crédits: NIAID

Nouveau coronavirus SARS-CoV-2 Micrographie électronique à balayage colorisée d'une cellule apoptotique (verte) fortement infectée par des particules de virus SARS-COV-2 (orange), isolée d'un échantillon de patient. Image au NIAID Integrated Research Facility (IRF) à Fort Detrick, Maryland. Crédits: NIAID

Le SRAS-CoV-2, un agent causal de la pandémie de maladie perturbatrice des coronavirus (COVID-19), est principalement considéré comme un pathogène respiratoire; cependant, les preuves suggèrent que le virus peut se répliquer indépendamment dans l'intestin, augmentant la probabilité de transmission fécale-orale.

Cela pourrait en effet être un problème important avec la transplantation de microbiote fécal, qui est le processus de transfert des selles d'un donneur sain dans l'intestin d'un patient afin de restaurer le microbiome intestinal. Actuellement, cette approche est recommandée pour les infections nosocomiales fréquentes avec Clostridioides difficile et est actuellement explorée comme une approche expérimentale pour de nombreuses autres conditions.

Cependant, malgré le consensus selon lequel les donneurs de microbiote fœtal devraient être dépistés pour le SRAS-CoV-2, la stratégie optimale pour détecter le portage asymptomatique parmi les donneurs est toujours difficile à atteindre, tandis que la combinaison de tests n'a pas encore été évaluée ou comparée.

Par conséquent, les chercheurs de l'OpenBiome (c'est-à-dire une organisation à but non lucratif dans le Massachusetts, qui exploite une banque de selles publique et soutient la recherche développée par le microbiome humain) ont développé un modèle mathématique d'infection par le SRAS-CoV-2 chez les donneurs de greffe fécale qui simule l'effet de divers stratégies de test.

Quantifier l'effet des tests sur la réduction de la transmission du SRAS-CoV-2

En bref, ces scientifiques ont construit un modèle abstrait de donneurs de transplantation de microbiote fécal, simulant leur calendrier de dons, l'incidence des infections par le SRAS-CoV-2, ainsi que l'évolution de la maladie COVID-19.

Diverses stratégies de dépistage ont été superposées à ces simulations – en tenant compte de la sensibilité et de la spécificité sous-optimales de chaque test – afin d'estimer combien de dons de virus négatifs et de virus positifs seraient libérés de manière appropriée ou indésirable, respectivement.

En conséquence, le modèle mis au point a présenté deux résultats: le nombre de dons «vrais négatifs», viraux négatifs libérés, et le nombre de dons «faux négatifs», viraux positifs libérés.

Par conséquent, une approche de dépistage souhaitable libérerait de nombreux dons de virus négatifs et seulement une poignée ou aucun don de virus positifs; d'autre part, une mauvaise stratégie détruirait inutilement un large éventail de dons de virus négatifs ou libérerait une pléthore de dons de virus positifs.

« Le modèle quantifie l'effet de tests plus rigoureux sur la réduction souhaitable des dons potentiellement infectieux, positifs pour le virus, transformés en matériel de transplantation de microbiote fécal et libérés pour utilisation, ainsi que la réduction indésirable des dons négatifs pour le virus libérés », résument les auteurs de l'étude leur approche méthodologique.

Nombre de dons de virus négatifs et positifs libérés (colonnes, axe des x) à travers les simulations (axe des y) pour différentes incidences quotidiennes (lignes, infections par personne et par jour) lors de l'utilisation de différentes stratégies de test (couleurs). Les écouvillons sont toujours à intervalles de 14 jours et la sérologie est toujours à intervalles de 60 jours. Les tests de selles sont effectués à 14 jours d'intervalle, à 28 jours d'intervalle ou pour chaque don.

Nombre de dons de virus négatifs et positifs libérés (colonnes, axe des x) à travers les simulations (axe des y) pour différentes incidences quotidiennes (lignes, infections par personne et par jour) lors de l'utilisation de différentes stratégies de test (couleurs). Les écouvillons sont toujours à intervalles de 14 jours et la sérologie est toujours à intervalles de 60 jours. Les tests de selles sont effectués à 14 jours d'intervalle, à 28 jours d'intervalle ou pour chaque don.

Paramètres clés: intervalle de don, spécificités des tests et incidence virale

Le nombre de dons de virus positifs et de virus négatifs libérés différait au fil des simulations et dépendait de la stratégie de test et de l'incidence des infections. Bref, les stratégies les plus sensibles étaient également les moins spécifiques.

« En général, les stratégies les plus sensibles ont libéré moins de dons positifs pour le virus mais ont également retiré les donneurs tôt en raison de faux positifs et ont donc libéré moins de dons négatifs pour le virus par donneur », ont précisé les auteurs de l'étude.

De plus, la différence de risque du matériel viral libéré lorsque les stratégies les plus strictes et les moins strictes ont été comparées était équivalente à l'effet d'un changement de 100 fois de l'incidence quotidienne du SRAS-CoV-2.

Lorsque l'analyse de sensibilité a été effectuée, les paramètres qui étaient fortement associés aux deux résultats mentionnés ci-dessus étaient l'intervalle de don (c.-à-d., Un intervalle plus long a donné moins de dons de virus négatifs), les caractéristiques des trois tests (c.-à-d. Plus de dons de virus négatifs libérés avec l'utilisation de tests spécifiques) et l'incidence du SRAS-CoV-2 (c.-à-d., une incidence plus élevée corrélée à un plus grand nombre de dons de virus positifs libérés).

Vérification de la valeur du modèle

La force de cette analyse réside dans son traitement quantitatif d'une question clinique brûlante. Pourtant, toutes les prédictions quantitatives faites par le modèle doivent être considérées comme des lignes directrices pour le raisonnement clinique plutôt que des prévisions claires et sans ambiguïté.

En outre, la vérification de ce modèle peut s'avérer assez difficile, car la possibilité de transmission fécale-orale du SRAS-CoV-2 n'a pas été confirmée, et il n'y a pas de «norme d'or» pour détecter cet agent viral dans les échantillons de selles. De plus, de nombreuses hypothèses du modèle peuvent ne plus être applicables.

« Bien que ces résultats soient encourageants, nous mettons à nouveau en garde qu'ils dépendent d'un certain nombre d'hypothèses sur la qualité des tests et l'épidémiologie du SRAS-CoV-2 qui seront affinées dans les prochains mois », affirment les auteurs de l'étude.

Néanmoins, la méthode est en effet utile pour évaluer les risques de transmission dans cette pandémie en cours. En outre, cette approche peut être utilisée comme modèle pour évaluer les stratégies de test pour d'autres micro-organismes pathogènes ou des thérapies d'origine humaine au-delà de la transplantation de microbiote fécal.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.

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