En quelques minutes seulement, une nouvelle méthode d’analyse utilisant la spectroscopie Raman expérimentée par le professeur titulaire au Département de génie physique de la Polytechnique Montréal, Frédéric Leblond, détecte les changements moléculaires causés par la COVID-19 dans des échantillons de salive en y projetant un laser. Cette nouvelle étude publiée le 9 février pave la voie à l’élaboration d’une plateforme de détection de multiples autres maladies, comme les cancers précoces ou la maladie de Lyme.  

«On a développé le système laser adapté à la COVID-19 et des interfaces de couplage de la salive avec lesquels on a interrogé tous nos échantillons. Nous avons publié une étude qui montre qu’il y a en effet une signature spécifique à l’infection COVID dans la salive», explique le professeur Frédéric Leblond, originaire de Rivière-du-Loup. La stagiaire postdoctorale Katherine Ember signe l’article publié dans le Journal of Biomedical Optics comme première auteure.

Les informations de la composition moléculaire de l’échantillon de salive sont obtenues par cet outil d’imagerie optique. Un algorithme mathématique d’intelligence artificielle développé par l’équipe de Frédéric Leblond reconnait les variations d’ondes lumineuses associées à la COVID-19 parmi les échantillons d’individus positifs ou négatifs analysés.  

Cette méthode de détection a une efficacité d’environ 75 à 80 %, selon les premiers résultats diffusés. En continuant d’entrainer l’algorithme à reconnaître la présence du virus pour en améliorer la précision, Frédéric Leblond indique que des avancées récentes permettent d’obtenir des résultats beaucoup plus près du taux d’efficacité actuel des tests PCR, soit plus de 90 %.

Cette étude portant sur la détection du coronavirus avec la spectroscopie Raman a permis à son équipe d’avancer vers une preuve de concept. Dans le contexte de la COVID-19, le biofluide le plus facile d’accès était la salive et environ 800 échantillons de patients «normaux» ou atteints de la COVID-19, ou encore associés à d’autres pathologies ont été analysés. Chacune des personnes ayant participé à l’étude avait passé un test PCR qui a servi de standard pour entrainer l’algorithme d’intelligence artificielle à reconnaître les individus positifs. M. Leblond ajoute que les échantillons ont été recueillis auprès d’une cohorte représentative de la population, comprenant autant de femmes que d’hommes de groupes d’âges variés pour éviter les biais.  

UTILISATIONS CONCRÈTES ET AVANCÉES

Un échantillon de salive inséré dans une machine portative utilisant cette technologie d’analyse permettrait ainsi d’obtenir un résultat positif ou négatif en quelques secondes. «Dans une chambre de hockey, tous les joueurs pourraient être testés dans un délai de 30 minutes à une heure. Si c’est bien industrialisé et bien fait dans un système commercial décent, ça peut être très rapide», ajoute Frédéric Leblond. Des premières étapes vers la commercialisation ont déjà été initiées, «fort probablement pour des utilisations non-COVID étant donné l’état de l’avancement de la pandémie», précise le professeur.

Cette preuve de concept permet d’ouvrir la porte à une variété d’autres applications dans le champ médical. En analysant de la salive, du sang ou de l’urine avec cette méthode, Frédéric Leblond souhaite développer une plateforme de détection d’autres types de maladies. «Notre algorithme d’intelligence artificielle a été développé pour la COVID, mais on pourrait, en prenant une autre cohorte de volontaires, regarder dans le sang s’il y a une signature spécifique à la maladie de Lyme, par exemple. On pourrait aussi détecter les changements métaboliques des cellules circulantes dans le sang pour faire du dépistage précoce du cancer et du triage de patients […] On va établir des chiffres pour différentes applications et on pourra déterminer où sont les meilleurs endroits où la technologie peut s’insérer dans le système de la santé actuel.» Ces différentes avenues seront explorées dans les années à venir.  

Deux autres publications au sujet de l’utilisation de la spectroscopie Raman pour détecter la COVID-19 sont en préparation, mais avant d’être publiées, elles doivent passer par le processus de révision par les pairs. De nouveaux résultats sont attendus d’ici trois à quatre mois.

Les travaux supervisés par le professeur Frédéric Leblond sont menés en collaboration avec Dre Dominique Trudel, pathologiste au Centre hospitalier de l’Université de Montréal (CHUM) et le Centre de recherche du CHUM.

En 2017, la sonde de détection des cellules cancéreuses utilisant la spectroscopie Raman développée par le Louperivois Frédéric Leblond de Polytechnique Montréal et Dr Kevin Petrecca, neurochirurgien à l'Institut et hôpital neurologique de Montréal rattaché à l’Université McGill, a gagné le prix Découverte de l’année de Québec Science. Cette technologie a été commercialisée pour la détection cancer du cerveau, de la prostate, du poumon et du sein durant la chirurgie.

L’article complet (en anglais), publié le 9 février dans le Journal of Biomedical Optics est disponible en suivant ce lien : Saliva-based detection of COVID-19 infection in a real-world setting using reagent-free Raman spectroscopy and machine learning