Dispositifs POC et OTC : Technologie de diagnostic rapide dans les rayons des pharmacies
Les rayons de pratiquement toutes les pharmacies du monde contiennent de petits produits qui ont un grand impact. De quoi s’agit-il ? Il s’agit des tests de diagnostic à usage domestique de dépistage de drogues, de suivi de l’ovulation et, peut-être les plus connus, les tests de grossesse. Qu’est-ce que ces tests ont en commun ? Simples, peu coûteux, faciles à utiliser, ces tests utilisent tous la technologie de test à écoulement latéral (LFA), souvent « en vente libre » (OTC) ou comme tests de diagnostic au « point de service » (POC).
Traditionnellement, les tests de diagnostic sont effectués dans des laboratoires éloignés et sophistiqués à l’aide d’un équipement coûteux, par du personnel formé et commandés par des médecins agréés. Comparez cela avec la façon dont un test de diagnostic en vente libre à usage domestique, comme un test de grossesse, est utilisé : l’équipement requis est le test lui-même. La seule formation dont l’utilisateur a besoin est un petit morceau de papier avec des instructions. Un échantillon d’urine non mesuré est appliqué sur le dispositif, suivi d’une brève période d’incubation. Ensuite, le résultat du test est lisible à l’œil nu.
Comment fonctionnent les tests à écoulement latéral dans les dispositifs POC et OTC ?
Ce test peut sembler simple, mais la science derrière ces LFA est impressionnante. La molécule testée dans le test de grossesse à domicile est la gonadotrophine chorionique humaine (hCG). Elle est produite par l’ovule fécondé et aide à préparer le corps de la mère à la grossesse. Elle est absente ou présente à des concentrations extrêmement faibles chez les femmes qui ne sont pas enceintes. Un niveau de 20 milli-unités internationales par millilitre (mUI/mL) d’urine indique une grossesse active. Cela équivaut à une concentration d’environ 5×10-10 moles par litre (M).
Faisons une petite expérience pour montrer à quel point ce test est sensible : un morceau de sucre pèse environ 2,8 grammes et le saccharose qu’il contient a un poids moléculaire de 340 grammes par mole. Cela signifie qu’un morceau de sucre contient environ 5×10^21 molécules, soit 0,0082 moles de saccharose. Combien de litres d’eau faudrait-il pour dissoudre cette quantité de saccharose à une concentration équivalente à la sensibilité du test de grossesse en vente libre ? Un rapide calcul indique qu’il faudrait environ 16 millions de litres (environ six piscines olympiques) pour dissoudre un seul morceau de sucre à la concentration équivalente d’hCG détectée dans un test de grossesse.
Un test de grossesse à domicile positif montrera deux lignes colorées : une ligne de test et une ligne de contrôle. La ligne de contrôle indique qu’un échantillon suffisant a été ajouté et que le test s’est déroulé comme prévu. Un test négatif ne montre qu’une seule ligne sur la ligne de contrôle. Si aucune ligne colorée n’est visible, cela signifie qu’une quantité insuffisante d’échantillon a probablement été appliquée sur le dispositif et que le test n’est pas valide.
Technologies à écoulement latéral OTC et POC
Bien que ces tests semblent simples, ils utilisent des plastiques, une technologie de colorant, des protéines animales et de la chimie : une combinaison d’ingrédients qui rivalise avec de nombreuses inventions du célèbre MacGyver. Les animaux de laboratoire tels que les souris ou les lapins reçoivent une injection d’hCG, un peu comme lorsque les humains se font vacciner contre la grippe. Le système immunitaire de l’animal reconnaît l’hCG humaine comme étrangère et érige une défense contre l’envahisseur, avec notamment la production d’anticorps qui sont des protéines sanguines qui se lient très spécifiquement à la molécule étrangère. Ces anticorps sont récoltés sur l’animal et utilisés comme réactifs ou produits chimiques pour reconnaître et se lier à la molécule étrangère. Ils peuvent être extrêmement spécifiques et ne se lieront pas à des molécules étroitement apparentées. Lors de la fabrication, certains de ces anticorps sont chimiquement liés à une longue et mince bande de matériau poreux appelée nitrocellulose. Les anticorps sont immobilisés dans une ligne perpendiculaire à l’axe longitudinal de la bande. Ceci constitue la ligne de test.
D’autres anticorps sont chimiquement dérivatisés avec des molécules de colorant très brillantes ou des nanobilles avec de nombreuses molécules de colorant, puis appliqués librement sur la bande. Une autre ligne d’anticorps élevés chez un autre animal comme une chèvre qui reconnaissent les anticorps de souris ou de lapin est appliquée dans une autre ligne perpendiculaire à l’axe longitudinal de la bande plus bas dans la bande de nitrocellulose. C’est la ligne de contrôle. Ces réactifs sont appliqués sur la bande lors de la fabrication, stabilisés pour une longue durée de conservation et enfermés dans une cassette en plastique. Pour utiliser le dispositif, un échantillon d’urine est appliqué à une extrémité de la bande poreuse et commence à pénétrer le long de la bande par capillarité. L’échantillon d’urine rencontre d’abord les anticorps marqués librement liés et les dissout dans l’échantillon. Si l’hCG est présente, les anticorps marqués se lient à l’hCG pour former un complexe immunitaire. L’écoulement par capillarité se poursuit et transporte ces complexes immunitaires vers la ligne d’anticorps immobilisés qui reconnaissent l’hCG et réagissent avec les complexes et les empêchent de progresser plus loin. Ceci constitue la ligne de test. Les anticorps marqués qui n’ont pas d’hCG liée continuent à se déplacer avec l'écoulement jusqu’à ce qu’ils rencontrent la ligne anti-souris de chèvre et soient arrêtés. Ceci constitue la ligne de contrôle. À ce stade :
• S’il n’y a pas assez d’échantillon de liquide, aucune des lignes n’affichera de couleur.
• S’il n’y a pas suffisamment d’hCG dans l’échantillon, seule la ligne de contrôle affichera une couleur.
• S’il y a suffisamment d’hCG dans l’échantillon, la ligne de test et la ligne de contrôle seront colorées.
De nombreux autres LFA sont utilisés dans le diagnostic clinique humain, y compris la détection et la surveillance des maladies infectieuses en cabinet médical. Cette application est différente de l’exemple du test de grossesse en ce sens que plusieurs tests sont effectués par semaine. Cela signifie qu’il est économiquement logique d’investir dans un dispositif de lecture. L’utilisation d’instruments autres que l’œil humain pour lire le test augmente la sensibilité du test car d’autres technologies de détection telles que la fluorescence peuvent être utilisées. La précision du test augmente également avec l’utilisation de l’instrumentation.
Pandémie de COVID-19 : la nécessité de tests au point de service et en vente libre
Avec la pandémie de COVID-19, le monde est devenu beaucoup plus familier avec les tests à écoulement latéral. La presse les qualifie souvent de tests « au point de service » ou de « par piqûres au bout du doigt ». Un nouveau flot de LFA pour la détection du virus ou des anticorps de la COVID-19 est arrivé sur le marché. Compte tenu du besoin urgent de mettre des tests validés entre les mains des professionnels de la santé et d’autres personnes pour faciliter le diagnostic et le suivi des cas, la FDA, qui réglemente tous les diagnostics médicaux aux États-Unis, a délivré des autorisations d’utilisation d’urgence (EUA) à un certain nombre de fabricants. Ces EUA ont permis aux entreprises de commercialiser et de vendre ces tests dans des délais accélérés, même certains produits à la précision contestable.
La leçon à retenir de cette situation est que tous les tests à écoulement latéral ne sont pas créés de façon égale et que l’élaboration d’un LFA de qualité prend du temps et de l’expertise dans différentes disciplines. Elle exige une compréhension détaillée des conditions ou des organismes pathologiques que le test est censé détecter et des caractéristiques de la population à tester. Par exemple, si un test a un taux de faux positifs de 1 %, il peut être utile si 30 % de la population souffre de la maladie, mais cela ne serait pas le cas si seulement 2 % de la population avait la maladie. Il faut une compréhension approfondie de tous les matériaux qui entrent dans un LFA, y compris les anticorps, les étiquettes, le support solide en nitrocellulose et même les pièces en plastique qui composent la cassette. Quelques LFA peuvent être assemblés manuellement, mais la réalisation de quantités de tests à l’échelle commerciale nécessite une automatisation intelligente qui doit être acquise, étalonnée et entretenue pour assurer la qualité du produit. Les produits doivent être développés en ayant la fabrication en tête dès le début, car il est difficile et coûteux de l’incorporer après le développement. Enfin, la facilité d’utilisation du produit est de la plus haute importance. Ces dispositifs doivent être conçus en pensant à l’utilisateur final.
Si une organisation n’a pas l’expertise nécessaire pour concevoir un produit basé sur LFA de qualité, il est logique de s’associer à quelqu’un qui peut aider à gérer ce processus, y compris l’ingénierie, les tests d’utilisabilité et l’organisation bien exécutée des études cliniques qui sont particulièrement essentielles lors de la préparation aux approbations réglementaires. Nous aidons depuis des années les entreprises à réussir le développement de diagnostics basés sur les tests à écoulement latéral. Une conversation avec notre équipe d’ingénieurs, de chercheurs cliniques et d’experts en réglementation pourrait vous aider à améliorer vos chances de lancer un produit de diagnostic réussi.
