Réaction en chaîne de la polymérase (PCR) et valeurs de cycle seuil (Ct) pour le dépistage de la COVID-19

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À propos des valeurs de Ct

La plupart des tests, notamment l’amplification en chaîne par polymérase (aussi appelée PCR), qui détectent l’acide ribonucléique (ARN c’est-à-dire l’empreinte génétique) du virus qui cause la COVID 19 y parviennent grâce à un procédé au cours duquel des segments précis de l’empreinte génétique du virus sont amplifiés au moyen d’une série de changements de températures qui peut se répéter jusqu’à 45 fois. On appelle ces séries cycles d’amplification. La quantité de matériel génétique dans l’échantillon double après chaque cycle. On qualifie de valeur de cycle seuil ou de valeur Ct le nombre de cycles d’amplification requis pour générer suffisamment de copies d’ARN viral pour que celui-ci puisse être détecté.

Plus la quantité d’ARN dans l’échantillon du patient est grande, moins il faut effectuer de cycles pour que le signal soit détectable (la valeur Ct est alors dite « faible »). En contrepartie, si l’échantillon clinique contient peu d’ARN, un plus grand nombre de cycles est requis. Une valeur Ct faible correspond donc à une charge virale élevée, alors qu’une valeur Ct élevée correspond à une charge virale faible.

Pour un exemple de courbe d’amplification en temps réel sur une échelle logarithmique, voir la figure 1 dans Santé publique Ontario : Un aperçu des valeurs de cycle seuil et de leur rôle dans l’interprétation des résultats des tests de dépistage du SRAS-CoV-2 par PCR en temps réel.

Les courbes peuvent également être illustrées sur une échelle linéaire. L’aspect du graphique est alors différent, mais l’interprétation du Ct demeure la même. Les essais de PCR en temps réel mis en marché ne permettent pas toujours à l’utilisateur de visualiser les valeurs Ct ou courbes d’amplification. De plus, certains essais moléculaires sont basés sur d’autres technologies (p. ex. cytométrie de flux) qui ne fournissent pas de valeurs Ct.

Comment les valeurs Ct sont utilisées

En résumé, la valeur Ct est le seuil à partir duquel un échantillon est considéré comme positif tel que déterminé par le fabricant du test ou par le laboratoire au cours du processus de validation. Il permet de vérifier que le test par PCR détecte bel et bien la présence du virus et non des faux signaux.

Dans certaines circonstances, telles que les patients dont le système immunitaire est affaibli ou le besoin d’être testé à nouveau après une récupération du COVID-19, les valeurs Ct peuvent être utilisées pour surveiller les changements de la quantité de virus présente dans les échantillons d'une personne au fil du temps. Cela peut être complexe et nécessite généralement une consultation entre les fournisseurs de soins de santé et les spécialistes de laboratoire.

Valeurs Ct et infectiosité

Une question fréquente est de savoir si les valeurs Ct peuvent aider à déterminer si un individu est infectieux ou non. Il n’est pas possible d’établir le degré ou la durée d’infectiosité d’un patient directement à partir de la valeur Ct.

Une personne est considérée infectieuse si elle excrète des particules virales intactes qui sont capables d'infecter les autres. Les tests PCR ne peuvent distinguer le matériel génomique viral provenant de particules virales intactes chez les individus infectieux ou les fragments de particules virales qui sont présentes chez les individus qui ont récupéré.

Il existe des données probantes laissent croire que si plus de 35 cycles sont nécessaires pour détecter le virus, la concentration du virus est tellement faible qu’il est improbable qu’il puisse être cultivé en laboratoire. Il faut toutefois souligner que les cellules utilisées en laboratoire pour cultiver le virus sont différentes de celles qui sont prélevées au fond du nez et de la gorge (nasopharynx) ou des poumons des patients. Par conséquent, ce n’est pas parce qu’on ne peut pas faire croître le virus dans un laboratoire qu’il ne peut pas se transmettre d’une personne à une autre.

Plusieurs sont d’avis qu’un virus ne risque pas de se propager si le nombre de copies d’ARN viral est faible (autrement dit, si la valeur Ct est élevée). Une étude récente qui portait sur des patients symptomatiques n’ayant pas nécessité d’hospitalisation a démontré que ceux d’entre eux ayant une charge virale plus élevée (valeur Ct faible) ont infecté une plus grande proportion de leurs contacts immédiats, mais la quantité de virus nécessaire pour provoquer une infection chez quelqu’un est inconnue. Par ailleurs, il existe d’autres facteurs importants qui peuvent avoir une incidence sur l’infectiosité du virus, notamment l’état de santé de la personne exposée au virus et le type d’exposition qu’elle a subi.

Éléments à prendre en compte lors de l’interprétation des valeurs Ct

Les valeurs Ct dépendent du stade de l’infection

Dans la période entre l’exposition au virus et le début des symptômes (c. à d. la période d’incubation, ou la phase présymptomatique), la quantité de virus qui se trouve dans un échantillon donné peut être trop faible pour être détectable (résultat négatif). Une personne qui a initialement obtenu un résultat négatif pourrait par la suite fournir un échantillon ayant une valeur Ct élevée, par exemple > 30 (faible charge virale), puis un échantillon ayant une valeur Ct plus faible (charge virale élevée), le tout en quelques jours seulement. Des laboratoires de partout au pays ont déclaré des cas où des patients ayant passés un test de dépistage tôt au début de leur infection et dont l’échantillon initial avait une valeur Ct très élevée (autour de 35, ce qui indique une faible concentration de l’ARN du virus) ont obtenu une valeur Ct d’environ 14 le jour suivant (concentration élevée d’ARN du virus).

Le type d’échantillon prélevé a une incidence sur les valeurs Ct

Les écouvillons nasopharyngés (ceux qui doivent être enfoncés profondément dans le nez pour obtenir un échantillon du fond de la gorge) sont le type d’échantillon le plus sensible pour les personnes qui n’ont pas besoin d’être hospitalisés. Il est possible que les échantillons prélevés par écouvillonnage du nez ou de la gorge et les échantillons de salive/gargarisme ne permettent pas de recueillir une aussi grande quantité de virus (la valeur Ct d’un résultat positif serait donc plus élevée). Les écouvillonnages du nez ou de la gorge peuvent donner des résultats négatifs chez les personnes dont le virus a infecté les poumons. Un échantillon plus profond, comme un échantillon d’expectoration, peut être nécessaire pour détecter le virus chez ces patients. De plus, le type d’écouvillon utilisé pour recueillir les échantillons peut également influencer la valeur Ct.

La quantité d’échantillon recueillie chez une personne a une incidence sur les valeurs Ct

La qualité de l’échantillon recueilli est importante. Si l’échantillon recueilli n’est pas le meilleur échantillon possible, une quantité plus faible du virus sera recueillie, ce qui pourrait augmenter artificiellement la valeur Ct de l’échantillon d’une personne ayant pourtant une grande quantité de virus dans son organisme.

Il ne faut pas comparer les valeurs Ct issues de différents tests par PCR

Pour l’instant, il n’existe aucune norme qui nous permet de comparer un test à l’autre; la fourchette des valeurs Ct varie beaucoup en fonction du type de test utilisé, et ces tests peuvent utiliser des méthodes de détection des signaux différentes. Deux tests par PCR différents peuvent donner des résultats dont la valeur Ct diffère de plus de 8 points (p. ex. 22 et 30) pour deux échantillons identiques. Ce phénomène a été observé entre les laboratoires de différentes provinces (p. ex. de l’Ontario, de la Colombie Britannique et de la Saskatchewan).

L’empreinte génétique du virus peut être détectée bien après que le virus a cessé d’être contagieux

Le test par PCR peut se révéler positif plus de 100 jours après l’infection. Cela se produit généralement avec des tests à valeur Ct élevée, mais il est peu probable, dans la plupart des cas, que les patients puissent transmettre le virus à d’autres plus de 10 jours après le début des symptômes. Ce fait a été pris en compte dans le cadre de la prévention et du contrôle des infections (PCI) et de la pratique en santé publique dans certains établissements de soins de santé, et encore plus en milieu communautaire. Les recommandations suggèrent d’isoler les patients en fonction de l’apparition des symptômes, de la gravité de la maladie et de la présence d’immunodéficience causée par une affection sous-jacente plutôt que de ne se fier qu’aux résultats du test PCR.

On ne connaît pas les répercussions des nouveaux variants sur les valeurs Ct

Les méthodes d’analyse que nous utilisons actuellement sont en mesure de détecter les nouveaux variants préoccupants du coronavirus, soit : B.1.1.7 (détecté pour la première fois au Royaume Uni), B.1.351 (détecté pour la première fois en Afrique du Sud) et P.1 (détecté pour la première fois au Brésil). Il est établi que les variants B.1.1.7 et B.1.351 sont plus contagieux que le virus d’origine, et que les patients ayant une infection au variant B.1.1.7 ont des valeurs Ct plus faibles (charge virale plus élevée) que les patients infectés avec le SRAS CoV 2 qui circulait à l’origine (qui n’est pas un variant). Les variants B.1.351 et P.1 font l’objet d’autres études. Nous examinons étroitement les échantillons au Canada dans lesquels ont été détectés des variants préoccupants du coronavirus pour mieux comprendre l’effet de ces variants sur les analyses de laboratoire.

Points à retenir et recommandations

References

  1. Un aperçu des valeurs de cycle seuil et de leur rôle dans l’interprétation des résultats des tests de dépistage du SARS‑CoV‑2 par PCR en temps réel. https://www.publichealthontario.ca/-/media/documents/ncov/main/2020/09/cycle-threshold-values-sars-cov2-pcr.pdf?la=fr
  2. Basile K, McPhie K, Carter I, et al. Cell-based culture of SARS-CoV-2 informs infectivity and safe de-isolation assessments during COVID-19. Clinical Infectious Diseases, 2020 Oct. DOI: https://doi.org/10.1093/cid/ciaa1579
  3. Ct Values: What They Are and How They Can Be Used. Association of Public Health Laboratories. 2020, November 9. Retrieved from: https://www.aphl.org/programs/preparedness/Crisis-Management/Documents/APHL-COVID19-Ct-Values.pdf#search=What%20They%20Are%20and%20How%20They%20Can%20be%20Used
  4. Frequently Asked Questions about Coronavirus (COVID-19) for Laboratories, CDC. Retrieved from: https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/lab/faqs.html#Interpreting-Results-of-Diagnostic-Tests
  5. Marks A, Millat-Martinez P, Ouchi D, et al. Transmission of COVID-19 in 282 clusters in Catalonia, Spain: a cohort study - The Lancet Infectious Diseases 2021. Published Online February 2, 2021 https://doi.org/10.1016/S1473-3099(20)30985-3
  6. Rhoads D, Peaper DR, She RC, Nolte F, Wojewoda C, Anderson N, Pritt BS, College of American Pathologists (CAP) Microbiology Committee Perspective: Caution Must Be Used in Interpreting the Cycle Threshold (Ct) Value, Clinical Infectious Diseases, 2020, ciaa1199, https://doi.org/10.1093/cid/ciaa1199
  7. Singanayagam A, Patel M, Charlett A, Lopez Bernal J, Saliba V, Ellis J, Ladhani S, Zambon M, Gopal R .Duration of infectiousness and correlation with RT-PCR cycle threshold values in cases of COVID-19, England, January to May 2020. Euro Surveill. 2020 Aug; 25(32):2001483. DOI: https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.32.2001483
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