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Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 3692 (2023) Citer cet article

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La surveillance en temps réel du virus SARS-CoV-2 aéroporté constitue une lacune technologique qui échappe à la communauté scientifique depuis le début de la pandémie de COVID-19. Les techniques d’échantillonnage d’air hors ligne pour la détection du SRAS-CoV-2 souffrent de délais d’exécution plus longs et nécessitent une main-d’œuvre qualifiée. Nous présentons ici un moniteur de qualité de l’air pathogène (pAQ) de preuve de concept pour la détection directe en temps réel (résolution temporelle de 5 minutes) des aérosols du SRAS-CoV-2. Le système intègre de manière synergique un échantillonneur d’air cyclonique humide à haut débit (~ 1 000 lpm) et un biocapteur à micro-immunoélectrode ultrasensible à base de nanocorps. Le cyclone humide a montré des performances d’échantillonnage de virus comparables, voire meilleures, à celles des échantillonneurs disponibles dans le commerce. Les expériences en laboratoire démontrent une sensibilité de l'appareil de 77 à 83 % et une limite de détection de 7 à 35 copies d'ARN viral/m3 d'air. Notre moniteur pAQ convient à la surveillance ponctuelle des variantes du SRAS-CoV-2 dans les environnements intérieurs et peut être adapté à la détection multiplexée d'autres agents pathogènes respiratoires d'intérêt. L’adoption généralisée d’une telle technologie pourrait aider les responsables de la santé publique à mettre en œuvre des mesures rapides de contrôle des maladies.

La pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), qui a débuté en décembre 2019, continue de sévir dans les pays du monde entier, l'Organisation mondiale de la santé signalant plus de 1,7 million de nouveaux cas confirmés dans le monde au cours de la première semaine de janvier 20231. Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) -CoV-2) est à l'origine de cette maladie et se propage par les gouttelettes respiratoires expulsées par les personnes infectées lors de la toux, des éternuements, de la respiration et de la parole. La transmission aérienne est reconnue comme l’une des voies d’infection prédominantes2,3, d’où le taux d’infectiosité rapide et la nature virulente de la maladie. Pour lutter contre cette propagation rapide, les gouvernements du monde entier ont adopté des politiques telles que le port obligatoire du masque dans les espaces publics, la mise en quarantaine des personnes infectées et la distanciation sociale pour contribuer à réduire le risque de transmission aérienne. Cependant, ces mesures de contrôle ont eu un impact négatif sur la vie quotidienne, avec des conséquences telles que des restrictions sur les voyages aériens, une diminution des activités physiques, des restrictions sur les grands rassemblements sociaux et la fermeture d'écoles et de bureaux. Il a fallu près de deux ans à de nombreux pays pour reprendre leurs activités normales. Cependant, la peur de l’infection et la résurgence rapide et périodique de la maladie, par exemple fin décembre 2022 en Chine4, mettent en évidence le manque de préparation, même des plus grands pays, à lutter contre la propagation aérienne d’agents pathogènes. L’absence de protocoles de détection des infections rapides et abordables au niveau communautaire a été un facteur limitant pour les décideurs politiques dans la mise en œuvre rapide de stratégies d’atténuation de la transmission du COVID-19. Un dispositif de surveillance non invasif en temps réel capable de détecter les aérosols du SRAS-CoV-2 directement dans l’air constitue une solution potentielle pour les stratégies de gestion des infections et la reprise des activités normales.

Les techniques d'échantillonnage de l'air hors ligne sont couramment utilisées pour la détection des aérosols viraux, où la collecte et l'analyse des échantillons se font en deux étapes : premièrement, les aérosols viraux sont collectés à l'aide d'échantillonneurs de bioaérosols autonomes, après quoi les échantillons sont transportés vers un laboratoire pour une analyse plus approfondie. Des études récentes ont utilisé des techniques d'échantillonnage de l'air hors ligne telles que l'échantillonnage de particules basées sur la croissance par condensation dans des échantillonneurs liquides (PILS), le PILS basé sur un cyclone à paroi humide et l'échantillonnage par filtre, suivis de la détection de virus par réaction en chaîne par polymérase quantitative à transcription inverse (RT-qPCR). pour détecter la présence de l'ARN du SRAS-CoV-2 dans l'air des hôpitaux5,6,7,8,9, des centres commerciaux10, des transports publics10, des chambres d'habitation11 et même de l'air extérieur12,13. Bien que ces résultats soulignent l'importance d'une méthode de surveillance pour détecter les virus aéroportés afin de contrôler la propagation de l'infection, ces méthodes hors ligne ont des délais d'exécution longs (1 à 24 heures), nécessitent une main d'œuvre qualifiée et ne fournissent pas d'informations en temps réel, ce qui Il est nécessaire de prendre rapidement des mesures de contrôle pour gérer la propagation aérienne du virus.