Identification of tick-borne borreliosis cases by qPCR from rapid malaria diagnostic tests during the Grand Magal of Touba in Senegal

TL;DR

Researchers used malaria rapid diagnostic tests to detect tick-borne borreliosis during a large religious gathering in Senegal, finding 13 cases of tick-borne fever.

Contribution

Demonstrated the potential of using leftover malaria test materials for detecting other infections like borreliosis.

Findings

13 cases of tick-borne borreliosis were identified using qPCR from malaria rapid diagnostic tests.

Two co-infections of malaria and borreliosis were detected.

No samples tested positive for dengue virus, Bartonella spp, or Coxiella burnetti.

Abstract

Les tests de diagnostic rapide (TDR) antigéniques ont été développés pour faciliter le diagnostic du paludisme dans les zones d’endémie palustre. Le matériel sanguin collecté pour ces tests peut être utilisé pour le diagnostic d’autres infections.

Une extraction d’acides nucléiques suivie d’une identification par PCR du virus de la dengue (DENV), Borrelia spp, Bartonella spp et Coxiella burnetti a été effectuée sur des TDR collectés dans différents structures sanitaires de Touba lors du Grand Magal de Touba (GMT), un rassemblement de masse connu pour ses risques infectieux.

2 381 TDR ont été collectés dans huit structures sanitaires du département de Mbacké en 2022 et 2023 pendant le GMT. Treize cas (0,5%) de borréliose de type fièvre récurrente transmise par les tiques ont été identifiés par qPCR dont deux cas de co-infection paludisme-borréliose. Aucun des échantillons n’a été positif pour le virus de la DENV, Bartonella spp et C. burnetti.

Nos résultats confirment que les antigènes de TDR peuvent être exploités pour le diagnostic de fièvres non palustres comme la borréliose présente chez certains participants fébriles du GMT. Les TDR du paludisme, utilisés sur le terrain, constituent une source facilement accessible d’échantillons cliniques pour étudier l’épidémiologie des causes de fièvre d’origine inconnue dans le contexte du GMT.

Figures

Full text

Introduction

Le Grand Magal de Touba (GMT) est un événement religieux organisé par la communauté mouride, une confrérie musulmane du Sénégal, qui a lieu le 18 Safar de chaque année selon le calendrier musulman. L’événement commémore le départ en exil au Gabon de Cheikh Ahmadou Bamba Mbacké, fondateur de la confrérie, en 1895. Il attire entre 4 et 5 millions de pèlerins, ce qui en fait le plus grand rassemblement de masse en Afrique de l’Ouest. Cet événement présente un risque majeur de transmission de maladies infectieuses, dont la propagation peut être favorisée par la densité de population des participants dans les sites les plus fréquentés et l’origine géographique très large des pèlerins [10]. Une étude menée pendant le GMT en 2016 a montré que, parmi 20 850 patients, les maux de tête étaient les symptômes les plus fréquents (28,2%), suivis par les symptômes gastro-intestinaux (22%), la fièvre (17,2%), les symptômes respiratoires (17,1%) et le paludisme, qui touchait 2,4% des patients [11]. De même, une étude menée de 2018 à 2021 au centre de santé de Mbacké pendant le GMT a montré que sur un total de 141 patients, 45 (31,9%) ont été testés positifs pour au moins un pathogène sanguin, dont 21,3% pour Plasmodium falciparum, 5,7% pour Borrelia spp. et 5% pour le virus de la dengue [5]. Parmi 204 patients fébriles testés pour le paludisme avec des tests de diagnostic rapide du paludisme (TDR), 41 (20,1%) se sont révélés positifs. Ces TDR ont été réutilisés pour rechercher des pathogènes non palustres dont la borréliose par séquençage. Les résultats ont montré un total de 18 cas (8,8%) de borréliose dont 8,3% chez les patients non paludéens et 0,5% chez les patients atteints du paludisme [7]. Cette étude vise à identifier, par PCR, certains pathogènes possiblement responsables des cas de fièvre non palustre à l’aide du matériel antigénique extrait des cassettes de TDR lors des GMT de 2022 et 2023.

Méthodes

Des TDR de marque ParaHIT (Akray Healthcare, Inde) et le Bioline^TM^ Malaria Ag P. f/Pan (Abbott, USA) détectant uniquement P.falciparum ont été collectés dans les structures sanitaires du département de Mbacké suivantes: Centres de santé de Touba Keur Niang, Darou Tanzil, Mbacké, Ndindy, Serigne Saliou, Daroul Manane et Postes de santé de Bagdad et Touba HLM. Après la collecte des échantillons, qui s’est déroulée du 13 au 17 septembre 2022 et du 2 au 6 septembre 2023, nous avons procédé à l’ouverture des TDR, soulevé la bandelette, gratté la membrane de nitrocellulose qui adhère complètement au support et l’avons transféré dans un tube Eppendorf de 1,5 ml. L’ADN et de l’ARN ont été extraits à l’aide de l’instrument KingFisher™ Flex. Tous les essais de PCR quantitative en temps réel ont été réalisés à l’aide d’un thermocycleur C1000 Touch™ (BioRad, Hercules, CA, USA) pour détecter P. falciparum, P. malariae, P. vivax, P. ovale, le virus de la dengue (DENV), C. burnetti, Borrelia spp. et Bartonella spp. (Tableau I). Les amplifications par PCR en temps réel ont également été réalisées à l’aide de la trousse LightCycler^®^ 480 Probes Master kit (Roche Diagnostics, France) conformément aux recommandations du fabricant. Des contrôles négatifs (mélange PCR) et positifs (ADN de souches bactériennes ou parasitaires ou ARN de souches virales) ont été inclus dans chaque série. Un seuil de cycle (CT) de 35 a été utilisé pour les résultats positifs après amplification.

Tableau I: Amorces et sondes utilisées pour l’amplification par qPCR des acides nucléiques provenant des tests TDR pour le paludisme

Résultats

Au total, 2 381 TDR du paludisme ont été collectés, dont 1 014 en 2022 et 1 367 en 2023. La lecture visuelle des tests antigéniques avait détecté 213 positifs pour P.falciparum (9%) dont 177 (17,5%) en 2022 et 36 (2,7%) en 2023. En qPCR, 194 échantillons (8,1%) étaient positifs pour P. falciparum (Tableau II), dont 138 (13,6%) en 2022 et 56 (4,1%) en 2023. Aucun des échantillons n’a été testé positif pour d’autres espèces de Plasmodium. Nous avons identifié, par qPCR, 13 cas de borréliose de type fièvre récurrente transmise par les tiques (TBRF) dont 1 cas en 2022 et 12 en 2023. Parmi ces 13 échantillons positifs pour Borrelia, 11 concernaient des TDR négatifs en lecture et négatifs en qPCR pour P. falciparum, 1 concernait un TDR négatif en lecture mais positif en qPCR pour P. falciparum, et 1 concernait un TDR positif en lecture et confirmé positif en qPCR pour P. falciparum. La prévalence globale de la borréliose dans les TDR négatifs était de 0,5%. Tous les échantillons étaient négatifs pour DENV, C. burnetti et Bartonella spp.

Tableau II: Prévalence de différents pathogènes identifiés par qPCR à partir du matériel génétique extrait des TDR dans diverses structures sanitaires du département de Mbacké, au Sénégal

Discussion

Le paludisme causé par P. falciparum, P. malariae et P. ovale est une maladie endémique au Sénégal et toute la population est exposée à cette dernière [9]. Les TDR ont été développés pour la première fois dans les années 1990, facilitant le diagnostic du paludisme dans les zones d’endémie subsahariennes [6]. Ils présentent de nombreux avantages, tels que la rapidité d’obtention des résultats (5-20 minutes maximum), leur facilité d’interprétation et leur faible coût. En outre, les TDR du paludisme ont permis de prendre en charge rapidement les patients fébriles, en fournissant un diagnostic définitif du paludisme, de sorte que le traitement antipaludique peut être administré rapidement. La TBRF, due à des infections à Borrelia transmises par des tiques du genre Ornithodoros, est une cause majeure de maladie dans plusieurs régions d’Afrique [2]. La répartition géographique de la TBRF est liée à des climats plutôt secs [12].

Une étude menée au centre de santé de Mbacké en 2022 et 2023 a montré une prévalence de 0% et 8,6% respectivement pour la TBRF à Borrelia lorsqu’elle est détectée par qPCR dans le sang veineux total de patients fébriles (données non publiées). L’absence d’infection à Borrelia observée en 2023 dans les TDR collectés au centre de santé de Mbacké pourrait s’expliquer par le fait que la quantité de sang capillaire utilisée pour les TDR (environ 10 μl) est beaucoup plus faible que celle utilisée pour la qPCR (200 pl de sang veineux) pendant laquelle il y a une amplification qui permet de détecter des infections plus faibles. Ces résultats confirment que la TBRF peut être présente chez les patients fébriles au cours du GMT, ce qui justifie qu’elle soit recherchée chez les patients fébriles non paludéens, de préférence sur sang total.

Une épidémie de dengue a été diagnostiquée à Fatick le 15 septembre 2018 suivie de la détection d’un foyer à Touba où s’est tenu le GMT le 28 octobre 2018 [1]. Parmi 832 échantillons inclus dans une étude menée chez des patients fébriles dans différentes structures sanitaires de Touba en 2018,22,71% (189/832) ont été positifs au virus de la dengue par qPCR [3]. Des études menées pendant les GMT de 2018 et 2022 avaient montré respectivement 7 cas (26,9%) et 2 cas (5,8%) de dengue, détectée par qPCR dans le sang veineux, chez les patients consultant pour une fièvre au centre de santé de Mbacké [4,5]. Dans notre étude, aucun cas de dengue n’a été découvert, ce qui pourrait s’expliquer par la faible quantité de sang capillaire utilisé pour les TDR ou par l’absence du virus au moment du GMT.

Notre étude présente certaines limites. Tous les pathogènes pouvant causer des fièvres non palustres n’ont pas été recherchés. Les données cliniques, démographiques et l’origine géographique des patients n’ont pas été documentées du fait du protocole de l’étude. En outre, le long délai entre la réalisation des TDR et le diagnostic par PCR pourrait être raccourci à l’aide d’une logistique appropriée.

Les TDR du paludisme utilisés sur le terrain constituent néanmoins une source facilement accessible d’échantillons cliniques pour réaliser le diagnostic étiologique des fièvres et, éventuellement, étudier l’épidémiologie des causes de fièvre d’origine inconnue dans le contexte du GMT.

Ethique

Le protocole a été approuvé par le Comité national d’éthique pour la recherche en santé au Sénégal (SEN17/62) et réalisé conformément aux bonnes pratiques cliniques recommandées par la déclaration d’Helsinki et ses amendements.

Financement

Cette étude est soutenue par l’Institut hospitalo-universitaire (IHU) Méditerranée Infection, l’Agence nationale de la recherche française dans le cadre du programme des Investissements d’avenir, référence ANR-10-IAHU-03.

Contribution des auteurs

C. D. a contribué à la conception expérimentale, a rédigé le manuscrit, a réalisé la technique qPCR. I. O. a contribué à la conception expérimentale. G. D. a collecté des échantillons et révisé le manuscrit. M. G. a réalisé la technique qPCR. A. S., D. F., M. F. ont réalisé la dissection des TDR. P. G. a rédigé le projet original, a contribué à la conception expérimentale, a révisé le manuscrit et a coordonné le travail. C. S. a rédigé le projet original, a contribué à la conception expérimentale et a coordonné le travail. Tous les auteurs ont contribué et approuvé la version actuelle du manuscrit.

Conflits d’intérêts

Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.