Comment un programme coordonné de séquençage du génome peut aider à ralentir la propagation des variantes du SRAS-CoV-2


Plus d’un an après que l’Organisation mondiale de la santé a déclaré que le COVID-19 était une pandémie mondiale, les États-Unis devraient diriger les efforts mondiaux de diagnostic du COVID-19 ; au lieu de cela, nous avons pris du retard dans notre réponse aux mutations et variantes virales dangereuses. Les États-Unis abritent de nombreux laboratoires cliniques, fabricants de tests et leaders d’opinion parmi les plus importants au monde, mais nous avons suivi de nombreux pays développés pour accélérer le diagnostic et la caractérisation du SRAS-CoV-2.

Le programme national de surveillance génomique du SRAS-CoV-2 des Centers for Disease Control and Prevention (CDC), établi en novembre 2020, comprend des séquences génomiques du programme national de surveillance des souches SARS-CoV-2 et des laboratoires commerciaux sous contrat. Au 6 mai 2021, des séquences de 177 044 échantillons positifs pour le SRAS-CoV-2 qui ont été collectés entre le 20 décembre 2020 et le 6 mai 2021 dans 55 États et territoires américains avaient été générées ou signalées au CDC. Environ la moitié des séquences ont été signalées par de grands laboratoires commerciaux de référence. Bien que cet effort ait commencé modestement, avec 3 275 séquences pour la période de deux semaines se terminant le 2 janvier 2021 (0,1% des tests positifs pour le SRAS-CoV-2 signalés), il a considérablement augmenté pour atteindre 25 000 séquences pour la période de deux semaines se terminant le 24 avril, 2021 (3,1% des tests positifs pour le SRAS-CoV-2 signalés).

Pourtant, cela ne suffit toujours pas. Bien qu’il n’y ait pas de consensus sur le pourcentage de séquences à générer, un modèle suggère que le séquençage de 5 pour cent de tous les positifs serait une taille d’échantillon suffisante pour détecter les souches émergentes lorsqu’elles représentent moins de 1 pour cent de toutes les souches de la population. Certains experts américains plaident pour encore plus de volume, voire jusqu’à 30 % des cas. Au 23 août, l’Australie, qui s’efforce de séquencer tous les échantillons positifs, est en tête du classement mondial avec 55,7% des cas séquencés, suivie de l’Islande à 50,5% et de la Nouvelle-Zélande à 46,4%. Le Royaume-Uni effectue le séquençage à près de 11 % et le Japon à près de 6 %. Les États-Unis séquencent 2,1% des cas à distance.

Au 14 août 2021, près de 87 % des cas de COVID-19 aux États-Unis étaient causés par des variantes de coronavirus hautement transmissibles identifiées pour la première fois au Royaume-Uni (Alpha), en Inde (Delta), au Brésil (Gamma) et en Afrique du Sud (Beta) ; la variante Delta la plus transmissible représente 86 pour cent des cas aux États-Unis. On pense que ces variantes préoccupantes, qui ont évolué indépendamment à travers le monde, sont jusqu’à deux fois plus contagieuses que les formes antérieures du virus, avec un impact jusqu’à modéré sur les thérapies par anticorps monoclonaux et la neutralisation du virus par les sérums donnés.

Étant donné que les virus mutent naturellement avec le temps, l’émergence continue de nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 est attendue. Aux États-Unis, nos efforts retardés pour détecter, séquencer et suivre les nouvelles séquences de ce coronavirus ont éliminé toute chance de minimiser la propagation dans la communauté et entravé notre capacité à comprendre, contenir et éventuellement prévenir davantage d’infections. De plus, notre incapacité à identifier rapidement de nouvelles variantes augmente le risque qu’une nouvelle variante, plus contagieuse et plus mortelle, soit répandue avant d’être détectée.

L’augmentation de l’échelle du séquençage du SRAS-CoV-2 aux États-Unis aura peu d’effet si elle est menée d’une manière qui ne reflète pas les différences régionales dans les taux d’infection et la dynamique de transmission, et qui ne peut pas être utilisée pour guider les efforts de la santé publique locale fonctionnaires. Nous devons souligner le séquençage d’échantillons positifs pour le SRAS-CoV-2 provenant d’individus immunodéprimés et âgés dans lesquels de nombreuses nouvelles variantes de séquence peuvent survenir au cours de leurs infections souvent prolongées. Un effort de séquençage national efficace nécessite un partage de données pratiquement immédiat qui comprend non seulement la caractérisation moléculaire du virus, mais également des métadonnées cliniques associées à l’individu chez qui le virus a été détecté. Idéalement, les échantillons pour le séquençage permettront la récupération du virus vivant pour une caractérisation plus poussée par des tests de neutralisation des anticorps, qui mesurent si les anticorps peuvent protéger contre une variante donnée, et d’autres techniques. La mise en œuvre efficace du séquençage à l’échelle nationale nécessite que la communauté des laboratoires travaille ensemble pour surmonter un certain nombre de défis permanents.

Collaboration

D’abord et avant tout, nous devons renforcer les relations et la communication entre les laboratoires de santé publique et cliniques à travers le pays. Ces laboratoires peuvent jouer des rôles complémentaires dans la riposte à la pandémie. Par exemple, de nombreux laboratoires cliniques disposent de la technologie et de l’expertise nécessaires pour intensifier les efforts de séquençage qui pourraient aider de manière significative et rapide à étendre les efforts de caractérisation génomique à l’échelle nationale. Le gouvernement fédéral, soit le CDC, soit le ministère de la Santé et des Services sociaux, avec l’aide de l’industrie, pourrait aider à la coordination des efforts de laboratoire et à la gestion et à l’intégration des données. Un plan clair qui décrit l’interaction entre les entités est crucial pour une collaboration efficace sous une pression extrême.

Cette pandémie nous a appris qu’une meilleure coordination et transparence sont nécessaires. Nous devons créer l’infrastructure nécessaire pour recevoir, traiter et partager des données en temps réel à la fois à l’échelle nationale mais aussi localement et régionalement. Ce n’est que grâce à un alignement efficace avec les laboratoires de soins de santé, où résident la plupart des données cliniques, qu’une vue d’ensemble et une réponse complètes peuvent être développées.

Une approche possible pour faciliter une réponse coordonnée aux futures pandémies consiste à identifier plusieurs laboratoires cliniques/de santé publique hautement qualifiés à travers le pays à désigner comme laboratoires de première ligne lors des urgences nationales. Cette désignation formelle pourrait être associée à un financement, des ressources et un flux d’informations supplémentaires nécessaires pour faire évoluer les capacités de test et accélérer la réponse globale en cas de besoin. Un réseau distribué de laboratoires cliniques, de santé publique et commerciaux aurait l’expertise et la capacité de développer et de mettre en œuvre rapidement le séquençage génomique, de la même manière que ces laboratoires ont travaillé ensemble pour mettre en œuvre des tests de diagnostic lorsque nous avons rapidement appris que les laboratoires de référence de santé publique et commerciaux ne pouvait à lui seul faire face à la demande croissante de tests de diagnostic COVID-19. En réponse à ces besoins, le CDC a récemment créé OneLab, dont l’objectif est de créer un pont, de former et de maintenir une communauté de renforcement des capacités parmi les professionnels de l’éducation et de la formation cliniques, de santé publique et de laboratoire du CDC pour soutenir collectivement les interventions d’urgence. Nous applaudissons cet effort.

Ressources

De nombreux laboratoires hospitaliers sont en première ligne de cette pandémie depuis le début, essayant de répondre à la demande croissante de tests de diagnostic et d’épidémiologie malgré de multiples chaînes d’approvisionnement et des pénuries de personnel. Nous devons nous assurer que les hôpitaux et les laboratoires de santé publique ont accès en temps opportun aux réactifs et aux fournitures. Une transparence accrue de la chaîne d’approvisionnement faciliterait les réponses planifiées plutôt que réactives en cas de crise. Le besoin de tests de fournitures conçues pour les soins aigus, la surveillance, le dépistage à haut débit de millions d’échantillons et d’autres besoins cliniques doit être largement surveillé pour soutenir les allocations de fournitures et les efforts de production basés sur les données.

Le financement

Enfin, il doit y avoir un financement suffisant pour ces efforts. Les responsables de l’administration Biden ont déclaré que les 1,9 billion de dollars du président HR 1319 American Rescue Plan Act of 2021 comprend 1,75 milliard de dollars de financement indispensable pour le séquençage génétique des variantes du SRAS-CoV-2. Le financement de toutes les catégories de laboratoires pouvant mener ces études et la rationalisation du téléchargement et de la diffusion rapides des données à l’aide de ressources publiques peuvent permettre l’expansion de ces efforts essentiels, comme dans le cas de l’Initiative mondiale sur le partage de toutes les données sur la grippe (partage du SRAS-CoV- 2 données ont été ajoutées à leur mission au début de la pandémie de COVID-19).

Des tests diagnostiques et épidémiologiques en temps opportun sont essentiels à une réponse efficace à toute maladie infectieuse émergente. Bien que la réponse initiale à la pandémie de SRAS-CoV-2 ait été sous-optimale aux États-Unis, la bonne nouvelle est que nous pouvons commencer à résoudre ces problèmes dès aujourd’hui. Les récentes mesures prises par le CDC sont un début, mais nous avons encore du travail à faire. En renforçant nos collaborations, en élargissant nos capacités, en garantissant l’accès aux ressources et en fournissant un financement adéquat, nous serons dans une bien meilleure position pour répondre non seulement à cette pandémie actuelle, mais à toutes les épidémies futures.

Note de l’auteur

Nous tenons à exprimer notre grande appréciation aux membres suivants du comité directeur de la réponse COVID de l’Association for Molecular Pathology : Eric Q. Konnick, MD, Département de médecine de laboratoire et de pathologie, Université de Washington ; Jordan S. Laser, MD, Département de pathologie et de médecine de laboratoire, Long Island Jewish Medical Center, New Hyde Park, New York ; Timothy O’Leary, MD, PhD, Bureau de recherche et développement, Veterans Health Administration, Washington, DC, et Département de pathologie, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, Maryland ; Antonia R. Sepulveda, MD, PhD, Département de pathologie, Faculté de médecine de l’Université George Washington, Washington, DC; Kristen St. George, MAppSc, PhD, Wadsworth Center, Département de la santé et des sciences biomédicales de l’État de New York, Université d’État de New York, Albany, New York ; Karen E. Weck, MD, Département de pathologie et de médecine de laboratoire, Faculté de médecine de l’Université de Caroline du Nord, Chapel Hill, Caroline du Nord; Donna M. Wolk, PhD, Geisinger Diagnostic Medicine Institute, Danville, Pennsylvanie, Geisinger Commonwealth School of Medicine, Scranton, Pennsylvanie.

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