Projets de recherche : Exportation

Ce projet évaluera les réponses vibriocides après l’administration du vaccin oral contre le choléra (Shanchol) lorsque la deuxième dose est administrée soit deux semaines, soit six mois après la première dose. Le critère d’évaluation principal est la variation de la moyenne géométrique des titres vibriocides deux semaines après la deuxième dose, mais des échantillons de sérum supplémentaires seront prélevés afin de déterminer la longévité de l’augmentation des titres.

La garantie d’une réponse vibriocide non inférieure lorsque la deuxième dose de VCO est retardée fournira des indications sur le moment opportun pour administrer la deuxième dose.

Le choléra est une maladie diarrhéique aiguë aqueuse qui peut entraîner une déshydratation sévère et la mort en moins de 16 heures. Il constitue un problème majeur de santé publique en Asie, en Afrique et en Amérique latine. À l’échelle mondiale, on estime que 1,3 à 4 millions de cas et 21 000 à 143 000 décès surviennent chaque année en raison du choléra¹. Un diagnostic précis et précoce du choléra, dès le début d’une épidémie, est essentiel pour réduire la morbidité et la mortalité.

Les tests de diagnostic rapide (TDR) ont le potentiel de fournir des résultats objectifs immédiats au début des flambées épidémiques, notamment dans des contextes dépourvus de laboratoires de microbiologie conventionnels. Plusieurs TDR basés sur des immunoessais à flux latéral sont disponibles dans le commerce et ciblent des antigènes spécifiques de Vibrio cholerae O1 et/ou O139. Toutefois, les performances de ces TDR sont imprévisibles pour des raisons encore mal comprises, ce qui a limité leur adoption. Nous nous intéressons particulièrement au TDR largement utilisé commercialisé sous le nom de Crystal VC (Span Diagnostics, Inde), développé par l’Institut Pasteur.

Bien que les limites des TDR actuels puissent inclure des problèmes liés à la production ou à l’opérateur, il existe plusieurs raisons biologiques expliquant leur défaillance lors du déploiement sur le terrain. L’une des explications est que la concentration de Vibrio cholerae peut chuter en dessous du seuil de détection lorsque la bactérie est prédatée par des virus appelés vibriophages lytiques. Cette prédation est dynamique et dépend du rapport prédateur/proie. Nous avons montré que le vibriophage (ICP1) a un impact négatif sur les performances des TDR (voir la section des données préliminaires).

Notre principale question de recherche est de savoir si l’intégration d’anticorps capables de détecter à la fois V. cholerae et les vibriophages lytiques dans un test de diagnostic rapide permettrait de surmonter les limites des TDR actuellement utilisés lorsque les patients atteints de choléra hébergent des vibriophages lytiques. Ce TDR innovant pourrait constituer un modèle pour le développement d’outils diagnostiques pour les maladies infectieuses entériques et non entériques. Afin de développer ce TDR et de répondre à cette question, nous proposons les objectifs spécifiques suivants :

Objectif spécifique 1

Identifier les protéines structurales et non structurales des vibriophages lytiques qui sont antigéniquement uniques dans les selles diarrhéiques. Nous émettons l’hypothèse que les vibriophages lytiques expriment des protéines structurales et non structurales antigéniquement uniques. Ces protéines pourront être utilisées pour générer des anticorps monoclonaux (AcM) qui seront ensuite intégrés dans un TDR amélioré.

Nous adopterons deux approches pour identifier des protéines immunogènes uniques des vibriophages, avec un accent particulier sur ICP1, car il s’est avéré être le plus fréquemment détecté dans plusieurs régions.

1.1

Vaccinologie inverse par analyse génomique, clonage, expression et évaluation de l’immunogénicité

1.2

Analyse protéomique des protéines immunogènes séparées par électrophorèse bidimensionnelle (2D) et identifiées par MALDI-TOF

Objectif spécifique 2

Produire des anticorps monoclonaux (AcM) dirigés contre des protéines uniques de vibriophages lytiques. Les protéines de vibriophages identifiées dans l’objectif 1 seront utilisées pour produire des AcM en utilisant à la fois les techniques d’hybridomes et d’ascite in vivo.

2.1

Immuniser un modèle animal avec les protéines de vibriophages et cribler les clones d’hybridomes producteurs d’anticorps

2.2

Multiplier in vivo les cellules d’hybridomes sélectionnées par la méthode d’ascite pour la production et la purification par affinité des AcM

Objectif spécifique 3

Produire, tester et sélectionner des TDR candidats présentant les meilleures performances. Les anticorps monoclonaux produits par la technologie des hybridomes seront utilisés pour développer un test à flux latéral basé sur un immunoessai ; ce test inclura l’AcM commercial existant (ou équivalent) dirigé contre le LPS de V. cholerae O1. Plusieurs TDR utilisant différents AcM candidats seront évalués.

3.1

Conjuguer l’or colloïdal aux AcM et assembler la bandelette à flux latéral

3.2

Évaluer les performances des TDR par comparaison avec des TDR commerciaux à l’aide d’une collection d’échantillons cliniques

Il est probable que les tests de diagnostic rapide (TDR) pour le choléra échouent par intermittence parce que les vibriophages lytiques détruisent la cible Vibrio cholerae. Dans cette proposition, nous ajoutons un anticorps au vibriophage lytique (ICP1) au TDR. L’objectif est que la détection du vibriophage puisse servir de substitut au Vibrio cholerae et, par conséquent, augmenter la sensibilité du TDR en présence de vibriophages.

Ce test de diagnostic rapide révisé répondra aux préoccupations relatives à la sensibilité et aux performances intermittentes des tests de diagnostic rapide actuels en présence de vibriophages lytiques. Ce nouveau test de diagnostic rapide ne remédiera pas aux limites liées à la présence d’antibiotiques. Par conséquent, les rapports des patients sur leur consommation d’antibiotiques devront être pris en compte lors de l’évaluation des résultats du test de diagnostic rapide, même avec le nouveau test.

Les épidémies de choléra causées par Vibrio cholerae sont endémiques au Kenya et dans la région de l’Afrique de l’Est, représentant près de 10 % de tous les cas signalés en Afrique subsaharienne, et les taux de létalité restent supérieurs à 2,5 %, ce qui est inacceptable. Le choléra se propage par la consommation d’eau ou d’aliments contaminés par des matières fécales. Il est important d’étudier la relation entre la survenue du choléra en termes de foyers dominants et divers facteurs environnementaux et humains associés à ces foyers afin de gérer les cas et de prévenir de futures épidémies. Si diverses études ont recommandé des interventions WASH (eau, assainissement et hygiène) comme stratégie de lutte contre le choléra, les voies d’intervention critiques qui ont l’impact le plus significatif sur la santé publique ne sont pas connues.

La recherche actuelle vise à étudier les foyers identifiés lors d’épidémies précédentes et d’épidémies en cours au Kenya à l’aide de la technologie des drones afin de cartographier les zones nécessitant un échantillonnage immédiat, les risques d’exposition et les voies de transmission les plus critiques à surveiller. À l’aide des techniques SANIPATH pour identifier les facteurs environnementaux et humains critiques associés aux foyers épidémiques, nous déployons des techniques novatrices, notamment le séquençage du génome entier (WGS) et la bio-informatique, en partenariat avec les agences gouvernementales concernées qui mettront en œuvre nos techniques de détection et de suivi rapides de ces foyers épidémiques afin d’établir de manière innovante des mesures préventives contre l’émergence et la propagation de l’infection. L’analyse des données sera effectuée à l’aide de statistiques descriptives de base (pourcentages, moyennes, écarts-types, modes) et de la dernière version de la suite logicielle SAS (SAS Institute Inc.). L’approbation éthique a été demandée à l’Unité d’évaluation éthique scientifique (SERU) de l’Institut de recherche médicale du Kenya.

Le choléra est une maladie causée et propagée par des germes que l’on contracte en consommant des aliments ou de l’eau contaminés.

Nous enquêtons sur les zones des bidonvilles de Mukuru susceptibles d’abriter une forte concentration de ces germes, par exemple les égouts, les canalisations à ciel ouvert, les fermes et les chaînes d’approvisionnement en eau, etc. Nous utilisons des technologies d’imagerie satellite pour cartographier les zones à haut risque de choléra, puis nous prélevons des échantillons afin d’étudier la présence de ces germes dans le laboratoire du KEMRI. Cela permettra de prendre en charge les personnes atteintes de la maladie et de prévenir sa propagation à l’avenir.

Collaborer avec les gouvernements locaux et les communautés afin de prendre des décisions d’intervention fondées sur des données probantes, et concevoir et mettre en œuvre conjointement des campagnes WASH et/ou OCV adaptées au contexte local ; et

Renforcer les capacités des institutions universitaires régionales et des ministères de la santé en matière de recherche appliquée en santé publique afin de renforcer les programmes de prévention et de contrôle du choléra.

Fardeau

Le choléra est une maladie mortelle qui provoque environ 3 à 5 millions de cas et plus de 100 000 décès chaque année dans le monde. Sur les 1,3 milliard de personnes exposées au risque à l’échelle mondiale, 66 millions se trouvent au Bangladesh, ce qui représente environ 40 % de la population bangladaise. De plus, les mouvements de populations réfugiées accroissent le risque lié à cette maladie.

Le Bangladesh figure parmi les pays les moins avancés (PMA) bénéficiaires de l’aide publique au développement (APD) et, avec l’Inde, possède la plus grande population exposée au risque de choléra. Le diagnostic rapide et la détection précoce des flambées épidémiques sont des éléments clés dans la lutte contre le choléra. Par ailleurs, l’utilisation indiscriminée d’antibiotiques à large spectre constitue une menace supplémentaire en favorisant la résistance antibactérienne (RAB) au sein des populations de Vibrio cholerae.

Lacune dans les connaissances

Les tests microbiologiques sont coûteux en ressources, et la détection des flambées repose le plus souvent sur des signalements peu fiables de cas de diarrhée de type cholérique provenant des hôpitaux locaux. Des avancées en matière de diagnostic, de choix thérapeutiques et de suivi des flambées épidémiques sont indispensables pour progresser vers l’élimination du choléra en tant que menace pour la santé publique d’ici 2030, objectif récemment proclamé par la Task Force mondiale de lutte contre le choléra soutenue par l’OMS.

Pertinence

L’agrégation d’informations cliniques, environnementales et sociétales géolocalisées, collectées pour le développement de systèmes de diagnostic et de prédiction précoce, ainsi que les données supplémentaires recueillies en continu lors du déploiement et de l’exploitation de ces systèmes, constituera une base de données inestimable. Celle-ci pourra être partagée dans le cadre de projets ultérieurs et collaboratifs, et à terme entre différents pays.

Hypothèse

Des avancées significatives dans la compréhension des dynamiques de transmission de Vibrio cholerae résistant aux antimicrobiens au Bangladesh peuvent être obtenues grâce à l’exploitation de données massives et à l’apprentissage automatique, permettant une meilleure prise de décision au niveau des communautés locales afin d’améliorer le diagnostic et le traitement du choléra.

Objectifs

Les objectifs spécifiques de ce projet sont les suivants :

• Développer une solution de diagnostic portable et en temps réel pour les infections cholériques causées par Vibrio cholerae résistant aux antimicrobiens
• Développer un système de surveillance permettant d’identifier les zones à haut risque de flambée épidémique
• Développer une base de données partageable

Méthodes

Des échantillons seront collectés à l’hôpital de Dhaka, au complexe de santé de Mathbaria Thana, à l’hôpital de Cox’s Bazar et dans les camps de réfugiés rohingyas. Immédiatement après la collecte, les échantillons seront soumis à des tests de diagnostic rapide (TDR).

Si un échantillon est positif pour V. cholerae O1 ou O139, un aliquot sera conservé à −80 °C dans les congélateurs de l’icddr,b pour une utilisation ultérieure, et un autre aliquot sera transféré à la North South University (NSU), Bangladesh, pour des analyses complémentaires (Alam et al. 2006a).

Des échantillons d’eau seront également collectés sur six sites pour chacun des lieux suivants : la ville de Dhaka, Mathbaria et Cox’s Bazar. Les souches toxigènes de V. cholerae seront isolées à partir des échantillons de selles et d’eau selon des méthodes de culture standard, puis caractérisées en termes de résistance aux antibiotiques (Alam et al. 2006b, c). Les deux types d’échantillons seront soumis au séquençage du génome par technologie Nanopore.

Mesures de résultats / variables

Grâce à cette collaboration, le présent projet réunit des expertises complémentaires au service de la santé publique. Il permettra la mise en place d’un programme de recherche multidisciplinaire indispensable pour le diagnostic du choléra par séquençage génomique Nanopore, la sélection des traitements, ainsi que la prévision épidémiologique des infections et de la résistance antibactérienne. À terme, ce programme contribuera à l’amélioration de la santé, du bien-être et de la croissance économique du Bangladesh.

L’exploration de données et l’apprentissage automatique semblent offrir une meilleure résolution pour améliorer la précision du diagnostic d’un agent pathogène. Le dispositif portable de séquençage nanopore en temps réel pourrait fournir une solution diagnostique sur le terrain. Nous avons conçu cette étude d’exploration de mégadonnées et d’apprentissage automatique afin d’améliorer le diagnostic et le choix du traitement de l’infection cholérique causée par V. cholerae résistant aux antimicrobiens

Une solution portable de diagnostic en temps réel pour les infections cholériques causées par des souches de V. cholerae résistantes aux antimicrobiens, utilisant l’exploration de mégadonnées et l’apprentissage automatique afin d’améliorer le diagnostic et le choix du traitement.

Contexte

À l’échelle mondiale, le risque de propagation rapide et à grande échelle de petites épidémies de choléra reste important. Plutôt que de s’appuyer sur des approches communautaires à grande échelle, les stratégies de lutte contre le choléra pourraient se concentrer sur la maîtrise proactive des premiers foyers. Les interventions ciblées dans les zones touchées (CATI) reposent sur le principe selon lequel la détection précoce des foyers peut déclencher une réponse rapide et localisée dans le rayon à haut risque autour d’un ou plusieurs foyers afin de réduire suffisamment la transmission pour éteindre l’épidémie ou limiter sa propagation. Les données actuelles confirment l’existence d’une zone spatio-temporelle à haut risque de 100 à 250 mètres autour des foyers touchés pendant 7 jours.

Nous émettons l’hypothèse que l’application rapide des CATI réduira la transmission au sein des ménages et dans un périmètre plus large. Cela se traduira par une incidence réduite dans ce périmètre et une diminution du regroupement des cas. L’approche locale des CATI permettra une recherche active des cas et une mise en œuvre durable des interventions. Cela se traduira par un accès rapide aux soins pour les cas détectés, ainsi qu’une réduction de la mortalité et de la transmission communautaire.

Méthodes

Nous proposons d’évaluer l’efficacité d’une stratégie CATI à l’aide d’une étude observationnelle menée pendant une épidémie aiguë de choléra, avec des mesures clairement définies de l’efficacité de l’ensemble des mesures CATI. En outre, nous avons l’intention d’évaluer la faisabilité, les coûts et le processus de mise en œuvre de cette approche. Le programme CATI mis en place par Médecins Sans Frontières (MSF) comprendra des interventions clés visant à réduire la transmission (notamment des mesures relatives à l’eau, à l’assainissement et à l’hygiène au niveau des ménages, la recherche active des cas, la chimioprophylaxie antibiotique et la vaccination orale contre le choléra à dose unique (OCV)), qui ont pour objectif de réduire rapidement le risque d’infection au sein des ménages et dans le périmètre autour du ménage du cas primaire. MSF décidera du contenu du programme CATI utilisé, du rayon d’intervention et de la stratégie de priorisation appliquée si le nombre de cas dépasse la capacité opérationnelle, en fonction des politiques nationales, du contexte local et des considérations opérationnelles. Dans les scénarios où une vaccination préventive a été récemment menée ou est prévue, le CATI et son évaluation se concentreront sur la mise en œuvre avant et pendant la campagne de masse, ou dans les zones où la couverture vaccinale était insuffisante.

La conception de l’étude repose sur la comparaison des effets des CATI qui offrent une protection rapide pour éviter les générations ultérieures de cas, par rapport aux CATI progressivement retardés. Une analyse de régression sera utilisée pour modéliser l’incidence observée de choléra enrichi positif au TDR en fonction du retard de l’intervention (en jours). Le retard reflétera la force inverse de la réponse rapide. Les groupes, en fonction de leurs retards d’intervention, serviront de contrôles internes.

Les interventions ciblées par zone (CATI) reposent sur le principe selon lequel la détection précoce des clusters peut déclencher une réponse rapide et localisée dans le rayon à haut risque autour d’un ou plusieurs foyers afin de réduire suffisamment la transmission pour éradiquer l’épidémie ou limiter sa propagation.

Nous proposons d’évaluer l’efficacité d’une stratégie CATI à l’aide d’une étude observationnelle menée pendant une épidémie aiguë de choléra, avec des mesures clairement définies de l’efficacité de l’ensemble des mesures CATI. En outre, nous avons l’intention d’évaluer la faisabilité, les coûts et le processus de mise en œuvre de cette approche. Le dispositif CATI mis en place par Médecins Sans Frontières (MSF) intégrera des interventions clés visant à réduire la transmission (notamment des mesures relatives à l’eau, à l’assainissement et à l’hygiène au niveau des ménages, la recherche active des cas, la chimioprophylaxie antibiotique et la vaccination orale contre le choléra à dose unique (OCV)), qui visent à réduire rapidement le risque d’infection dans le ménage et dans le périmètre autour du ménage du cas primaire.

Le CATI a été mis en avant comme un élément majeur du programme de recherche mondial du GTFCC. Par conséquent, mener une évaluation prospective rigoureuse de l’efficacité du CATI, qui inclut l’OCV et explique le cheminement vers l’impact, est une question importante et opportune pour le contrôle des épidémies.

Notre projet utilisera des données génomiques et une compréhension approfondie de l’évolution des agents pathogènes afin de fournir un kit de détection robuste, rapide, précis et rentable, destiné à être utilisé sur le terrain. Les méthodes actuelles ne sont pas adaptées à la détection, car elles sont lentes, imprécises et ne peuvent pas être déployées sur le terrain. Nos travaux ont déjà modifié la compréhension fondamentale de la propagation du choléra et permis d’identifier les risques épidémiques élevés et faibles qui constituent les pierres angulaires de la prévention des maladies. En mettant au point des kits d’indicateurs moléculaires robustes adaptés aux conditions de terrain, nous sommes en mesure d’étudier rapidement le comportement probable des souches de choléra et de fournir des données exploitables qui peuvent contribuer directement à relever un défi majeur en matière de santé humaine.

Ce projet contribuera à accélérer la prise de décision dans la lutte contre les épidémies de choléra en indiquant le risque associé au type de choléra détecté.

Fardeau

Le choléra, causé par V. cholerae, est une maladie mortelle. Au Bangladesh, le choléra est endémique à certaines saisons, entraînant chaque année une morbidité et une mortalité importantes. V. cholerae est une flore indigène de l’environnement aquatique estuarien. La bactérie présente dans l’environnement se trouve principalement à l’état dormant, non cultivable, mais peut redevenir active et se multiplier pour déclencher des épidémies saisonnières de choléra. Bien que le choléra saisonnier soit dû à des facteurs climatiques naturels, la maladie prend le caractère d’une épidémie en raison de la transmission rapide de V. cholerae par voie fécale-orale, les populations marginalisées dépendant des eaux de surface contaminées pour leur consommation et leurs autres besoins domestiques.

Déficit de connaissances

Nous voulons comprendre la réponse de croissance de V. cholerae, en particulier ce qui déclenche l’activité de la bactérie à partir d’un état dormant non cultivable, et si des éléments disponibles localement et sans coût, tels que les cendres, pourraient tuer la bactérie infectieuse présente dans les selles afin de décontaminer l’environnement ; l’objectif est de développer une méthode durable pour prévenir la transmission du choléra.

Pertinence

Cette étude permettra d’acquérir des connaissances sur les réponses de croissance de V. cholerae et sur une méthode gratuite de décontamination des selles, dans le but de prévenir la transmission du choléra.

Hypothèse

• Les facteurs climatiques et humains contribuent à la croissance active de V. cholerae, responsable du choléra saisonnier, afin de prévenir la transmission du choléra.
• Les cendres de bois pourraient constituer une méthode durable de décontamination des selles afin de prévenir la transmission de V. cholerae.

Objectifs

• Étudier les facteurs environnementaux et humains qui activent V. cholerae, une bactérie naturellement présente et incurable, à l’origine du choléra saisonnier.
• Tester l’efficacité des cendres de bois dans la décontamination de V. cholerae présent dans les selles afin de réduire la transmission du choléra.

Méthodes

Des échantillons d’eau seront prélevés sur quatre sites de Mathbaria, et la température, la turbidité, le pH, la salinité, le total des solides dissous et la conductivité de l’eau seront surveillés toutes les deux semaines pendant les mois de mars à mai et de septembre à novembre, et tous les mois le reste de l’année. Les V. cholerae toxigènes seront isolés (Alam et al. 2006a) et caractérisés en termes de polymorphismes adaptatifs de virulence (VAP) et d’empreintes moléculaires. De plus, des microcosmes de laboratoire seront construits avec deux V. cholerae toxigènes afin de tester la réponse de croissance de la bactérie et le rôle des cyanobactéries (Islam et al., 1990a ; Islam et al., 1990b) et la bile sera surveillée à différentes températures, différents pH, différentes salinités et différentes conductivités. Dans cette étude, l’efficacité de la décontamination des selles diarrhéiques rejetées contenant V. cholerae sera surveillée et comparée à celle de désinfectants disponibles dans le commerce, tels que la poudre de blanchiment.

Mesures/variables des résultats

La réponse de croissance de V. cholerae à différents facteurs climatiques, ainsi que le rôle des cyanobactéries et de la bile dans les microcosmes, constitueraient un résultat à mesurer. La charge de V. cholerae dans les selles cholériques à différentes concentrations et à différents moments du traitement à la cendre de bois constituerait également un résultat à mesurer.

Vibrio cholerae échappe souvent aux méthodes de culture lorsqu’il est à l’état dormant et non cultivable dans le milieu aquatique, bien qu’il puisse se développer activement et provoquer des épidémies saisonnières de choléra. Nous avons conçu cette étude afin de mettre en évidence les conditions climatiques et/ou les substances naturelles sans coût qui pourraient stimuler la croissance de la bactérie, dans le but de contribuer à la prévention des maladies dans les zones endémiques.

Vibrio cholerae est une bactérie aquatique qui passe la période interépidémique dans un état dormant et non cultivable. Les facteurs climatiques ou naturels bien définis qui déterminent les réponses de croissance de la bactérie pourraient contribuer à la prévention des maladies dans les zones endémiques.