Development and evaluation of innovative tuberculosis diagnostics and study of the cross-impact of Sars-CoV-2 pandemic
Développement et évaluation de tests diagnostiques innovants pour la tuberculose et étude de l'impact croisé de la pandémie de Sars-CoV-2
Résumé
Tuberculosis (TB) remains one of the deadliest infectious diseases in the world. Given the limitations of existing sputum-based diagnostic tests in terms of specimen collection and diagnostic performance, the World Health Organization (WHO) has declared an urgent need to find new non-sputum-based tests for the diagnosis and monitoring of treatment efficacy of TB.The objective of this thesis was to evaluate and develop new TB diagnostic tools in accordance with WHO criteria for sensitivity and specificity for the diagnosis and treatment of TB. Thus, we evaluated host biomarkers based on a simplified and more rapid approach.Firstly, we evaluated the host gene signature RISK6. The latter was assessed by quantitative real-time PCR and the performance of the assay estimated by analysing the area under the receiver operating curve (AUC ROC) on active TB patients (ATB), TB infection patients (TBI), and healthy donors (HD). The performance of RISK6 in discriminating TBI from HDs achieved an AUC of 0.94, a sensitivity of 90.9% and a specificity of 87.8%, thus meeting the WHO criteria for a non-sputum-based TB test.Secondly, of 7 host protein biomarkers evaluated from plasma using Luminex assay, we identified a signature of 4 proteins discriminating between different clinical groups (ATB, TBI and HD) recruited in Madagascar.The signature (CLEC3B-ECM1-IP10-SELL) allows to discriminate TBA from HD with an AUC of 0.96, a sensitivity of 95.6% and a specificity of 91.7%. This signature also enables us to differentiate between patients who respond rapidly to TB treatment and patients who respond late to their treatments with an AUC of 0.87, a sensitivity of 83.3% and a specificity of 84%.Finally, we developed and evaluated a serodiagnostic tool for the detection of specific anti-SARS-COV-2 antibodies based on Luminex technology. Using this tool, we showed that SARS-CoV-2 virus circulated strongly in the Madagascar cohort of TB patients and their contacts between December 2020 and December 2021 with a seroprevalence of 77.16% in IgG and 51.84% in IgM. When comparing seroprevalence data with TB progression, no significant difference was observed for the anti-SARS-CoV-2 humoral response between patients who progressed to TB and non-progressors in the contact cohort studied.The results of this thesis provide strong evidence that non-sputum-based tests are promising alternatives to improve TB diagnosis and treatment monitoring. These results support efforts to translate such tools into simplified, less expensive and more accessible tests, ensuring rapid and early detection of TB infection and monitoring of response to TB treatment.
La tuberculose (TB) reste une des maladies infectieuses les plus mortelles au monde. Compte tenu des limites que connaissent les tests de diagnostic existants, basés sur l'expectorât, tant au niveau de la collection du spécimen qu'au niveau des performances diagnostic, l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) a déclaré urgent de trouver des nouveaux tests non basés sur l'expectorât pour le diagnostic mais également le suivi de l'efficacité du traitement de la TB.L'objectif de cette thèse était d'évaluer et de développer de nouveaux outils de diagnostic de la TB conformément aux critères de l'OMS en termes de sensibilité et de spécificité pour le diagnostic et le traitement de la TB. Ainsi, nous avons évalué des biomarqueurs de l'hôte basé sur des approches plus simples et plus rapide.Dans un premier temps, nous avons évalué la signature de gènes de l'hôte RISK6. Cette dernière a été évalué par PCR quantitative en temps réel et la performance du test estimé en analysant l'aire sous la courbe d'efficacité du récepteur (AUC ROC) sur des patients atteints de la TB active (ATB), des patients d'une infection tuberculeuse (TBI), et des donneurs sains (HD). La performance de RISK6 pour discriminer des ATB des HD a atteint une AUC de 0,94, une sensibilité de 90,9 % et une spécificité de 87,8 %, atteignant ainsi les critères de l'OMS pour un test de dépistage de la tuberculose non basé sur l'expectoration.Dans un deuxième temps, le dosage par Luminex de 7 biomarqueurs protéiques de l'hôte, à partir du plasma a permis d'identifier une signature de 4 protéines capable de discriminer entre différents groupes cliniques (ATB, TBI et HD) de Madagascar.La signature (CLEC3B-ECM1-IP10-SELL) permet de discriminer les ATB des HD avec une AUC de 0,96, une sensibilité de 95,6 % et une spécificité de 91,7 %. Cette signature permet également de différencier des patients qui répondent rapidement au traitement TB et des patients qui répondent tardivement à leurs traitements avec une AUC de 0,87, avec une sensibilité de 83,3 % et une spécificité de 84 %.Enfin, nous avons développé et évalué un test de sérodiagnostic pour la détection des anticorps spécifiques anti-SARS-COV-2 basé sur la technologie Luminex. Grâce à cet outil, nous avons montré que le virus SARS-CoV-2 avait fortement circulé chez les patients tuberculeux de la cohorte de Madagascar et leurs contacts entre décembre 2020 et décembre 2021 avec une séroprévalence de 77,16% en IgG et 51,84% en IgM. En comparant les données de séroprévalence par rapport à la progression de la TB, aucune différence significative n'a été observé pour la réponse humorale anti-SARS-CoV-2 entre les patients ayant progressé vers une TB et les non progresseurs de la cohorte de contacts étudiée.Les résultats de cette thèse fournissent des preuves solides que les tests basés sur des biomarqueurs sanguins sont des alternatives prometteuses pour améliorer le diagnostic et le suivi du traitement de la TB. Ces résultats soutiennent les efforts visant à traduire de tels outils en tests simplifié, moins couteux et plus accessible, garantissant une détection rapide et précoce de l'infection tuberculeuse mais aussi un suivi de la réponse au traitement de la TB.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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