Un chiffre sec, presque brutal : 32 % des personnes ayant eu des symptômes bénins de COVID-19 possédaient des anticorps détectables, tandis que chez les donneurs de sang asymptomatiques, ils n’étaient que 3 %. Les tests sérologiques, longtemps restés en coulisses derrière la PCR, sont pourtant devenus des outils majeurs pour comprendre la dynamique du SARS-CoV-2. Mais que révèlent-ils vraiment ? Et comment fonctionnent-ils ? Voici ce qu’il faut savoir, simplement et sans détour.
Prélèvements sanguins dans la cohorte Constance et analyse sérologique : à gauche, cellules épargnées par le virus, signe que le sang testé contenait des anticorps neutralisants capables de bloquer l’infection. À droite, des cellules détruites, preuve que l’organisme n’a pas développé ces anticorps. Unité Virus Emerging (Insert, Université d’Aix Marseille, IRD)
Des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CNRS, de l’INSERM et de l’Université de Paris ont lancé une vaste étude pour vérifier la fiabilité de plusieurs tests de laboratoire, avec un objectif simple : mieux comprendre la réponse immunitaire au SARS-CoV-2 et la manière dont le virus se propage dans la population. À ce jour, quatre tests sérologiques de détection d’anticorps ont été mis au point et évalués, ainsi que deux tests pour repérer les anticorps neutralisants. Ces avancées, premières briques des études épidémiologiques sur le COVID-19, ont été publiées sur MedRXIV le 24 avril 2020 et dans Science Translational Medicine le 17 août 2020.
Pour freiner la pandémie et cartographier sa diffusion, il s’avère indispensable de mesurer la fréquence tant des cas asymptomatiques que symptomatiques d’infection par le SARS-CoV-2, et de décrypter leur réponse immunitaire.
Actuellement, les tests PCR dominent la scène française et mondiale pour le diagnostic du COVID-19, permettant de repérer et quantifier l’ARN viral. Ils s’imposent comme référence pour détecter les infections actives et suivre leur évolution.
En parallèle, les tests sérologiques gagnent du terrain. On distingue deux grandes familles :
- Les tests d’anticorps, qui renseignent sur le fait qu’une personne a, ou non, développé des anticorps dirigés contre les protéines du SARS-CoV-2. Autrement dit, ces tests révèlent si l’on a déjà rencontré le virus.
- Les tests de neutralisation, qui évaluent si ces anticorps sont capables d’empêcher le virus d’infecter les cellules, donc s’ils confèrent, en théorie, une certaine immunité.
Des protocoles robustes et éprouvés
La fiabilité des tests n’a rien d’accessoire. Plusieurs équipes de l’Institut Pasteur, du CNRS, de l’INSERM et de l’Université de Paris se sont attelées à développer des protocoles sérologiques solides, puis à comparer la performance de quatre tests de détection des anticorps anti-SARS-CoV-2. Deux autres tests sont venus enrichir la comparaison. L’étude s’appuie sur des échantillons de sang provenant de profils variés, répartis ainsi :
- Prélèvements réalisés sur 400 personnes avant l’épidémie (entre 2017 et 2019), servant de référence pour calculer la spécificité des tests et éviter les faux positifs.
- Échantillons issus de 51 patients COVID hospitalisés à l’Hôpital Bichat (Paris), tous présentant des formes sévères ou critiques. Ces cas permettent de jauger la sensibilité des tests et de suivre l’évolution des anticorps dans le temps.
- 209 personnes aux symptômes bénins (fièvre, toux, etc.) testées dans l’Oise début mars 2020.
- 200 donneurs de sang de l’Oise, asymptomatiques, prélevés fin mars 2020.
Ce que disent les résultats
Chez les personnes ayant présenté des symptômes légers compatibles avec le COVID-19 dans les 15 jours précédant le prélèvement, la séropositivité culmine à 32 %. Chez les donneurs de sang asymptomatiques, elle tombe à 3 %. À noter sur le délai d’apparition des anticorps : les chercheurs ont observé que chez les patients hospitalisés, les anticorps sont déjà présents 5 à 6 jours après les premiers symptômes, avec une activité neutralisante détectable dès la première ou la deuxième semaine. Ce délai s’allonge vraisemblablement chez les personnes peu ou pas symptomatiques, qui présentent aussi des concentrations d’anticorps plus faibles.
Zoom sur les différents tests de laboratoire
Quatre tests ont été conçus pour mesurer les anticorps anti-SARS-CoV-2 dans le sérum humain.
Tests ELISA : Deux tests classiques, l’un ciblant la protéine N du virus (ELISA N), l’autre la protéine S (ELISA S). Ces protocoles, déjà bien rodés dans les laboratoires, peuvent être adaptés pour des kits commerciaux. L’ELISA S se montre légèrement plus sensible que l’ELISA N. Pour l’instant, ces tests sont réalisés sur place, mais les versions commerciales sont en cours d’évaluation par le Centre national de référence (CNR), en les comparant à des sérums négatifs ou positifs et à au moins deux tests sérologiques mis au point à l’Institut Pasteur.
Test S-Flow : Cette méthode détecte la protéine S du virus dans sa structure naturelle à la surface des cellules. Elle offre une sensibilité et une spécificité élevées, proches de l’ELISA S, et s’avère particulièrement performante quand la quantité d’anticorps est faible. Mais elle requiert un cytomètre de flux, un appareil plus rare que les lecteurs de plaques standards, ce qui la réserve surtout aux études épidémiologiques plutôt qu’au diagnostic à grande échelle.
Test LIPS : Ce test d’immunoprécipitation s’appuie sur une technique différente, permettant d’identifier les anticorps dirigés contre la protéine N ou S (ou leurs sous-domaines). Il éclaire sur les parties précises du virus ciblées par la réponse immunitaire. Dans l’étude, une partie de N et une portion de S (S1) ont été utilisées. Autre atout : ce test peut être directement appliqué chez la plupart des animaux.
En parallèle, deux tests spécifiques ont été développés pour traquer les anticorps neutralisants dans le sang des personnes infectées. Le premier utilise le virus SARS-CoV-2 vivant, ce qui nécessite un laboratoire de sécurité P3. Le second fait appel à un pseudovirus, ce qui simplifie grandement les manipulations.
Le test de neutralisation avec le virus infectieux SARS-CoV-2 demande du temps et un environnement sécurisé (P3). Il consiste à exposer des cellules à une dose fixe de virus, puis à ajouter différentes dilutions de sérum pour vérifier si les anticorps présents peuvent neutraliser l’agent pathogène et empêcher la destruction cellulaire.
Les chercheurs ont aussi développé un test de séroneutralisation nommé Lenti S, utilisant un pseudovirus non pathogène à la place du SARS-CoV-2. Plus simple à mettre en œuvre, il ne requiert pas de confinement particulier et peut donc être déployé à grande échelle.
Contrairement aux tests ELISA qui attestent d’une réponse immunitaire, les tests de séroneutralisation mesurent l’efficacité des anticorps à bloquer l’entrée du virus dans les cellules. Ils permettent de déterminer si un individu possède des anticorps capables de limiter la réplication virale et donc de contribuer à une protection contre une réinfection par le SARS-CoV-2. Les équipes cherchent encore à ajuster ce test pour qu’il devienne utilisable à très grand débit. Reste à définir combien d’anticorps neutralisants sont nécessaires pour offrir une protection, et combien de temps celle-ci dure.
Comparer pour avancer : analyse croisée des tests
Pour mesurer la fiabilité des différents outils, les chercheurs ont confronté les résultats dans les trois grandes cohortes.
Chez les patients hospitalisés, les tests sérologiques ciblant N ou S donnent des taux similaires de cas positifs. Le test anti-S1, lui, s’avère moins sensible pour le diagnostic, son but étant plutôt d’identifier une corrélation avec la protection.
Dans la cohorte Oise symptomatique, S-Flow, ELISA S et la combinaison LIPS N S1 affichent des résultats proches, avec des taux de détection supérieurs aux autres tests. Pour les donneurs de sang, seuls S-Flow et ELISA S ont permis d’identifier des cas positifs.
Ce qu’il faut retenir de l’étude
1. Les équipes ont comparé la performance de quatre tests d’identification des anticorps anti-SARS-CoV-2. La plupart donnent de bons résultats, même si la sensibilité varie selon les tests et la cible virale.
2. Concernant la mesure des anticorps neutralisants, le test de séroneutralisation avec pseudovirus est fiable et accessible, mais nécessite tout de même du matériel de culture cellulaire. Les tests sérologiques classiques offrent l’estimation d’un niveau d’anticorps sans préjuger de leur efficacité fonctionnelle.
3. Les chercheurs travaillent à mettre au point des corrélations qui permettront d’estimer, selon la localisation des anticorps sur le virus, le potentiel neutralisant d’un sérum donné.
4. La présence d’anticorps neutralisants dans le sang laisse penser que la personne est protégée contre une réinfection, surtout si leur concentration est élevée. Ce lien reste toutefois à confirmer formellement.
5. Les tests sérologiques sont des outils précieux pour étudier la circulation du virus dans des groupes ciblés, notamment pour estimer la séroprévalence.
6. Dans le groupe des premiers cas de l’Oise, la circulation du virus a été intense : 32 % des personnes présentant des signes cliniques légers de COVID-19 avaient développé des anticorps.
7. Chez les personnes asymptomatiques, les résultats des tests varient selon les groupes et les lieux. Par exemple, parmi 200 donneurs de sang asymptomatiques prélevés dans l’Oise, 3 % étaient positifs.
« Ces tests servent à mesurer la séroprévalence lors des enquêtes épidémiologiques, mais aussi à réaliser des diagnostics individuels. Ils sont utiles pour caractériser précisément les panels de sérums lors de l’évaluation des tests commerciaux. Cette étude a rassemblé de nombreuses équipes de l’Institut Pasteur, en collaboration avec des médecins, virologues, épidémiologistes et l’EFS. Nous remercions tous les patients et volontaires qui ont accepté de donner leur sang », soulignent Marc Eloit, Hugo Mouquet, Olivier Schwartz et Sylvie van der Werf, co-auteurs de l’étude.
Pour Sylvie van der Werf, directrice du Centre national de référence pour les virus respiratoires : « Les tests ELISA N et ELISA S sont particulièrement pertinents dans la période actuelle. À l’Institut Pasteur, nous pouvons en réaliser plusieurs milliers par semaine et partager ces protocoles avec d’autres laboratoires. »
Marc Eloit, chef du laboratoire Découverte des pathogènes, ajoute : « Les tests LIPS offrent une sensibilité équivalente aux ELISA pour un même antigène et sont adaptés à l’analyse fine de la protection contre de nouvelles infections, sur des cohortes de plusieurs milliers de sérums. Cela répond à une forte demande pour suivre le déconfinement. Depuis, nous avons élargi l’utilisation du LIPS pour détecter aussi les infections à coronavirus saisonniers et comprendre leur rôle dans la protection contre le SARS-CoV-2. »
Olivier Schwartz, chef de l’Unité Virus et Immunité, précise : « Depuis le lancement de l’étude en mars 2020, le test S-Flow a permis d’étudier la réponse immunitaire humorale chez des sujets PCR-positifs avec symptômes légers. Aujourd’hui, nous suivons la durée de cette réponse, en analysant des échantillons prélevés à différents moments après la maladie. »
À l’heure où chaque test, chaque résultat, éclaire un peu mieux la trajectoire du virus et la nôtre, ces outils dessinent une cartographie fine de l’immunité collective. La science avance, patiente et précise : chaque goutte de sang raconte une histoire, celle d’une rencontre intime entre un virus et nos défenses. Demain, quelle sera la part d’immunisés, et que saurons-nous vraiment de la protection acquise ?
