La méthode la plus fiable pour détecter le coronavirus reste le test PCR. Cette technologie, aux multiples applications y compris en criminalistique, est devenue la référence incontournable en recherche scientifique. Comment la PCR a-t-elle conquis le monde ?
Il y a environ un an, au début de la pandémie de coronavirus, le biologiste moléculaire Marvin Tanenbaum discutait lors d'un pique-nique à Utrecht avec un ami de la nécessité d'accélérer les tests en laboratoire. À l'époque, un labo réalisait seulement quelques centaines de tests par jour, un processus manuel peu efficace. L'objectif : atteindre des milliers, voire des dizaines de milliers de tests quotidiens.
Ce dimanche de Pâques, juste après leur conversation, ils contactent l'expert en robotique Martijn Bosch. Cette nuit-là, les trois esquissent un premier plan. Trois quarts d'année plus tard, leur robot entièrement automatique équipe un laboratoire dans le Brabant néerlandais.
L'appareil extrait l'ARN viral des échantillons provenant de divers sites, le filtre, puis un test PCR détecte les gènes du SARS-CoV-2. Un ordinateur associe automatiquement les résultats aux personnes testées : 20 000 tests par jour dans un seul labo. Les tests à grande échelle deviennent enfin possibles.
Cette prouesse d'ingénierie met en lumière la vraie star : la PCR, ou réaction en chaîne par polymérase. Technique moléculaire ultra-fiable pour détecter les virus, elle fut prête dès que le génome du SARS-CoV-2 fut séquencé en janvier 2020, grâce à des découvertes fortuites des années 1960-1970.
En 1966, le microbiologiste américain Thomas Brock explore les sources chaudes les plus torrides de Yellowstone, là où la vie semble impossible. Avec un étudiant, il isole des micro-organismes unicellulaires actifs à plus de 100 °C : une révolution. Il nomme sa bactérie Thermus aquaticus.
Dix ans plus tard, deux étudiants en biologie extraient de cette bactérie l'enzyme Taq polymérase (Taq pour Thermus aquaticus). Cette ADN polymérase, essentielle à la réplication cellulaire, résiste aux hautes températures contrairement à la plupart des enzymes.
La percée arrive dans les années 1980 avec le biochimiste Kary Mullis, inventeur de la PCR. Il utilise la Taq polymérase pour amplifier l'ADN : séparer les brins par chauffage, puis les recopiés lors du refroidissement. Chaque cycle double la quantité d'ADN.
Avant la PCR, détecter un virus prenait trois semaines ; aujourd'hui, une machine moderne le fait en 45 minutes.
Mullis cycle chauffage et refroidissement, multipliant l'ADN exponentiellement. Après quelques cycles, assez pour analyse. Il reçoit le Nobel de chimie en 1993.
Fin des années 1980, les premiers labs du Benelux adoptent la PCR. La biologiste moléculaire Maria Plug, pionnière à Leiden, se souvient : « C'était rudimentaire : trois bains-marie et un bras robotique branlant. Mais ça marchait ! » Avant, trois semaines pour un virus ; avec PCR, une journée ; aujourd'hui, 45 minutes.
Pourquoi amplifier l'ADN ? Pour détecter des traces infimes. Quelques copies d'un gène viral sont invisibles ; des millions deviennent détectables, confirmant la présence du pathogène.
Initialement complexe pour choisir les amorces, la PCR s'est simplifiée grâce aux bases de données génétiques. Rob van Gijlswijk, chercheur en qualité de l'eau, explique : « Avant, on comptait les organismes ; maintenant, une cuillerée d'eau révèle la biodiversité via ADN, comme pour les écrevisses. »
Étudier des protéines pour médicaments, diagnostiquer MST, CRISPR ou modifications génétiques : la PCR excelle partout.
Selon Maria Plug, la PCR s'applique à tout matériel biologique, même dégradé (ADN fossile, restes criminels). Police scientifique, recherche pharma, MST, CRISPR : omniprésente. Fonctionne sur ADN bactérien, fongique, végétal, animal ; pour ARN viral (comme SARS-CoV-2), conversion préalable.
En PCR, chaque double brin d'ADN se sépare et se duplique : 2 deviennent 4, 4 deviennent 8... jusqu'à des milliards après quelques cycles.
Les années 1980 lancent la révolution génétique. Améliorations rapides : PCR portable sur smartphone pour terrain, crime scene ou brasseries (dosage de levure).
Limite : la PCR cible ce qu'on cherche. Pas de gène coronavirus ? Autre pathogène possible. Ne distingue pas les variants (britannique, sud-africain...).
Pour cela, séquençage complet de l'ADN, sans cible prédéfinie. Autrefois coûteux, il rivalise désormais avec la PCR.
Plug et Van Gijlswijk estiment que la PCR, étalon-or, régnera longtemps en diagnostics viraux, criminalistique, pharma, archéologie et édition génétique.
