L’Encyclopédie du Projet Embryonnaire

Le test de Guthrie, également appelé test de PCU, est un outil de diagnostic pour tester la phénylcétonurie chez les nourrissons quelques jours après la naissance. Pour administrer le test de Guthrie, les médecins utilisent des cartes de Guthrie pour collecter le sang capillaire du talon d’un nourrisson, et les cartes sont enregistrées pour un test ultérieur. RobertGuthrie a inventé le test en 1962 à Buffalo, New York. La phénylcétonurie (PCU) est une anomalie congénitale à la naissance dans laquelle des niveaux toxiques d’aminoacide phénylalanine s’accumulent dans le sang, un processus qui affecte le cerveau des nourrissons non traités. Le test de Guthrie détecte la phénylalanine dansle sang des nouveau-nés, permettant un diagnostic précoce de la PCU. Les diagnostics précoces de PCU préviennent le développement de handicaps mentaux chez des milliers de personnes touchées chaque année.

La PCU est héritémaladie métabolique dans laquelle le corps ne produit pas l’enzyméphénylalanine hydroxylase. La phénylalanine hydroxylase décompose l’aminoacide phénylalanine dans le sang. Les personnes atteintes de PCU ne peuvent pasdiger les concentrations élevées de l’acide aminé phénylalanine. Des concentrations élevées de phénylalanine sont présentes dans les aliments riches en protéines, tels que la viande et le poisson, ainsi que dans l’édulcorant aspartame. Lorsque les individus atteints de PCU ne digèrent pas la phénylalanine contenue dans les aliments qu’ils consomment, des niveaux élevés de phénylalanine s’accumulent dans le sang, causant des dommages au cerveau. Par conséquent, les personnes atteintes de PCU doivent manger plusieursrégimes restrictives pour éviter d’ingérer des aliments à forte concentration de phénylalanine. La PCU non traitée peut entraîner des handicaps mentaux, des dommages au cerveau et des convulsions. La PCU affecte environ une personne sur 15 000 aux États-Unis chaque année.

Avant la création du test de Guthrie, les médecins ont testé la PCU chez les nourrissons avec un test urinaire au chlorure ferrique moins fiable.Le test urinaire au chlorure ferrique a détecté la présence de phénols, y compris le phénylpyruvate, dans l’urine. La présence du phénolphénylpyruvate dans l’urine indique que la personne n’a pas digéré la phénylalanine parce que le phénylpyruvate est un dérivé de la phénylalanine.Pour effectuer un test d’urine au chlorure ferrique, un médecin a dissous un échantillon d’urine dans une solution d’eau, d’éthanol et de quelques gouttes de chlorure ferrique. Si le phénylpyruvate était présent dans l’échantillon, il formait un complexe avec le chlorure ferrique et produisait une couleur bleu-vert intense, indiquant que le patient avait une PCU. Les médecins ont noté plusieurs problèmes avec le test d’urine au chlorure ferrique, notamment qu’il a échoué à produire un résultat positif avec des niveaux de phénylalanine inférieurs à 20 milligrammes par 100 millilitres. Un tel test avait une sensibilité limitée et les praticiens pouvaient facilement manquer des concentrations plus faibles de niveaux de phénylalanine chez les individus atteints de PCU. En conséquence, les médecins ont du mal à diagnostiquer et à traiter les personnes atteintes de PCU dont les échantillons d’urine contenaient de faibles niveaux de phénylalanine, entraînant des lésions cérébrales irréversibles. De nombreux nourrissons testés avec le test d’urine au chlorure ferrique ont échouépour tester positivement la PCU dans les six à huit premières semaines après la naissance.Cependant, les preuves ont indiqué que les taux de phénylalanine dans le sang augmentent rapidement dans les premiers jours de la vie, entraînant peut-être des dommages toneurologiques pendant cette période. En raison de l’inexactitude du test d’urine au chlorure ferrique, de nombreux nourrissons atteints de PCU n’ont pas été diagnostiqués et ont développé des symptômes qui ont persisté tout au long de leur vie.

En 1957, le médecin Robert Warner du Centre de réadaptation pour enfants de Buffalo, à New York, a demandé à Guthrie de développer une méthode de détection de la PCU plus fiable et plus rapide que celle disponible à l’époque. Warner connaissait les recherches de Guthrie sur la PCU grâce à leur affiliation conjointe avec l’Association nationale des enfants attardés du comté Deerie à Buffalo. Il a demandé à Guthrie de créer un moyen plus pratique de tester la PCU, car à l’époque, pour confirmer un test positif au chlorure ferrique, les médecins devaient envoyer cinquante à vingt centimètres cubes (cc) de sang veineux à un site de test en Californie pour tester chaque patient. Les techniciens de laboratoire du site de test ont ensuite effectué un test sanguin pour confirmer ou déconfirmer la présence de niveaux élevés de phénylalanine dans le sang. Guthrie a développé un nouveautest pour Warner quelques jours après la demande initiale. Le test développé par Guthriedéveloppé a utilisé un test d’inhibition bactérienne pour détecter la phénylalanine.

Les tests d’inhibition bactérienne sont des tests dans lesquels les scientifiques utilisent des bactéries pour mesurer la concentration d’une substance dans un échantillon.la β-2-Thiénylalanine, un acide aminé, inhibe la croissance du bacteriaBacillus subtilis. Guthrie a constaté que la phénylalanine, un produit chimique présent dans le sang des personnes atteintes de PCU, a inversé l’inhibition de la croissance de B. subtilis par la β-2-Thiénylalanine. Ainsi, pour effectuer un test bactérien d’inhibition de la PCU, Guthrie a enduit un gel utilisé pour cultiver des bactéries avec de laß-2-Thiénylalanine. Guthrie a ensuite placé des échantillons de sang, séchés sur du papier filtre épais, sur ce gel. Si l’échantillon de sang contenait de la phénylalanine, B. subtilis s’est développé autour de l’échantillon de sang et a indiqué que le patient avait une PCU. Si l’échantillon de sang ne contenait pas de phénylalanine, B. subtilis ne s’est pas développé autour de l’échantillon de sang, ce qui indique que le patient n’avait pas de PCU. Guthrie a noté qu’un seul technicien pouvait tester un à 200 échantillons de sang en une seule journée et que chaque test ne nécessitait qu’une piqûre de sang capillaire sur un disque de papier filtre.

Après avoir développé le test et l’avoir montré à Warner, Guthrie a testé la sensibilité de son test d’inhibition bactérienne en utilisant des échantillons de sang normaux dopés à la phénylalanine. La sensibilité est la capacité d’un test à détecter tous les cas où la maladie est présente.Guthrie a ajouté 2, 4, 8, 12 et 20 milligrammes de L-phénylalanine par 100 milligrammes de sérum sanguin à des échantillons de sang normaux pour imiter les niveaux de phénylalanine trouvés chez les patients atteints de PCU. Il a incubé ces échantillons de sang séchés avec la L-phénylalanine ajoutée pendant la nuit sur des tests d’inhibition bactérienne et a constaté que des bactéries s’étaient développées autour des disques de papier. Il a déterminé que la croissance bactérienne augmentait dans les échantillons contenant 12 et 20 milligrammes de phénylalanine pour 100 milligrammes desérum, ce qui signifie que ces échantillons indiquaient qu’un individu avait peut-être un PDPKU et devait subir d’autres tests sanguins.

Après avoir évalué son test en laboratoire, Guthrie a comparé les résultats de son test et du test d’urine au chlorure de fer sur 3 118 échantillons de l’école d’État de Newark à New York. Ensuite, Guthrie a confirmé tous les cas positifs déterminés par le test de Guthrie et le test d’urine au chlorure ferrique avec un test quantitatif de sang. Il a comparé les résultats du test de Guthrie aux résultats du test d’urine au chlorure ferrique et leurs sensibilités à détecter la maladie avec précision. Guthrie a constaté que son test avait détecté vingt-uncas positifs de PCU qui ont également été confirmés par le test sanguin quantitatif, et le test d’urine au chlorure ferrique n’a détecté que dix-sept de ces cas, ce qui signifie que le test d’urine au chlorure ferrique n’a pas permis de détecter quatre cas de PCU. Selon Guthrie, ces données suggéraient que son test pourrait être utilisé pour détecter de nouveaux cas de PCU dans des populations déjà dépistées à l’aide du test d’urine au chlorure ferrique.

Guthrie a ensuite perfectionné sa méthode en rendant la collecte de sang plus pratique pour les médecins. Si les médecins diagnostiquaient les patients plus tôt, les patients pourraient mettre en œuvre un régime restreint en protéines avant que l’acide aminé phénylalanine ne monte à des niveaux toxiques dans le sang et ne provoque des dommages neurologiques irréversibles.Après le succès initial de son test, Guthrie a modifié son test d’inhibition des bactéries afin que les nourrissons puissent être testés quelques jours après birth.To pour ce faire, Guthrie a déterminé si une petite collection de sang capillaire provenant du talon d’un nourrisson fonctionnerait ou non sur le test d’inhibition des bactéries. Il a fabriqué des cartes, plus tard appelées cartes Guthrie, qui étaient des papiers filtres épais, chacun avec une lame de métal qui perforait la peau d’un nourrisson et collectait le sang résultant. Il a laissé le sang sécher directement surla carte et l’a enregistrée pour le test. À partir de la carte, il a ensuite percé un trou autour du disque de papier du sang pour être placé plus tard sur la culture de gel d’agar. Guthrie a constaté que le test d’inhibition bactérienne fonctionnait avecle sang du talon de l’enfant.

Après le développement par Guthrie de son test de PCU, la National Association of Retarded Citizens de New York, Newyork, a commencé à soutenir l’utilisation du test de Guthrie et a sélectionné deux sœurs qui avaient la PCU comme enfants d’affiche pour un effort de 1961 visant à publier le test. La sœur aînée, Sheila McGrath, avait des déficiences mentales et a reçu un diagnostic de PCU plus tard dans la vie. La plus jeune soeur, Kammy McGrath, a été diagnostiquée avec une PCU par le test de Guthrie et traitée tôt dans sa vie, évitant ainsi les handicaps mentaux. À l’automne 1961, la National Association of Attarded Citizens publia le test de Guthrie lors de leur conférence de presse à San Francisco, en Californie, et le magazine Life publia un article sur Guthrie et son nouveau-né l’année suivante.

Toujours en 1961, le Bureau des enfants des États-Unis Àwashington, D.C., a financé Guthrie pour tester le test de Guthrie chez 400 000 nourrissons. Guthrie et son équipe ont testé la PCU chez 404 568 nourrissons à l’aide du test de Guthrie et du test d’urine au chlorure ferrique. Guthrie et son équipediagnostiqué trente-sept cas de PCU en deux ans. Le testicule de Guthrie a identifié 275 nourrissons comme positifs présumés pour la PCU, ce qui signifie qu’ils étaient susceptibles d’avoir une PCU. Parmi ces 275 nourrissons présumés positifs à la PCU, trente-sept cas de PCU ont été confirmés en répétant le test de Guthrie et en utilisant un test sanguin quantitatif, ce qui signifie que le test était efficace.

En 1962, Guthrie conclut un contrat avec Ames Company à Elkhart, Indiana, une division des laboratoires Miles, pour produire et commercialiser des kits de test Guthrie dans les hôpitaux. Cependant, la société Ames a stipulé qu’elle ne passerait un contrat que si le test recevait un brevet. Guthrie a déposé un brevet sur le test de Guthrie en son propre nom en 1962. Il a ensuite signé un accord de licence exclusif avec Ames Company. L’accord de licence n’accordait à Guthrie aucune redevance, ce qui signifie que Guthrie ne tirerait aucun argent des kits de test vendus. Cinq pour cent du produit net du test ont été répartis entre le Fonds de recherche de l’Association nationale pour les citoyens attardés, l’Association pour l’aide aux enfants estropiés de New York City, New York, et la Fondation de l’Université de Buffalo à Buffalo, New York. Guthrie n’a pas précisé à quel prix les kits devraient être vendus dans le contrat.

Après la signature du contrat, la société Ames a eu du mal à produire suffisamment de kits de test pour répondre à la demande. Guthrie a aidé à produire les kits de test et a obtenu le soutien financier du Bureau des enfants des États-Unis pour produire et assembler des kits pour effectuer 500 tests dans une maison louée Àbuffalo, à New York. Les kits de Guthrie se vendaient 6 each chacun. En 1963, Guthri a appris que la société Ames prévoyait de facturer 262 each chacun pour le même kit PKUtest. Selon le biographe Jean Koch, Guthrie a exigé le prixelle a baissé. Guthrie a demandé à Russell B. Long, un sénateur américain de Louisiane, pour enquêter sur l’affaire pour voir si la société Ames avait un contrôle juridique complet sur le prix des kits de test.

Le sénateur Long a rapporté que le Service de santé publique américain, une division du département américain de la Santé basée à Washington, DC, n’avait pas approuvé l’accord de Guthrie avec la société privée Ames. Cependant, deux associations de santé bénévoles et l’Hôpital pour enfants de Buffalo avaient appuyé l’accord, de sorte que la société Ames avait un contrôle total sur le prix. Selon la chercheuse Diane B. Paul, Guthrie a profondément regretté de ne pas inclure de disposition aprice dans le contrat. La société Ames a ensuite publié une déclaration selon laquelle aucun kit n’a été vendu pour 262 $ et que des milliers de dollars de produits ont été utilisés pour couvrir les frais de fabrication des équipements de construction pour les kits d’essai Guthrie. La société a vendu des kits de test quipourrait tester pour 325 nourrissons pour 67,71 each chacun.

Après avoir trouvé une entreprise pour fabriquer ses tests, Guthrie a eu du mal à convaincre les hôpitaux de mettre en œuvre les tests et les revues médicales de publier les résultats de ses essais. Guthrie et les parents d’enfants atteints de PCU ont poussé les législateurs à obliger les nouveaux-nés à examiner la PCU dans tous les États. En 1963, le Massachusetts a mandaté newbornscreening pour la PCU. L’année, the Guthrie a publié certains de ses résultatsdans une revue à comité de lecture. Guthrie a ensuite fait campagne dans de nombreux États et pays, prononçant des discours et des conférences lors de conférences pour encourager les gouvernements à imposer le test de Guthrie. En 1966, le test de Guthrie étaitmandatoire dans la plupart des États américains.

Après les années 1960, les chercheurs ont payé plusattention à la PCU. En 1990, des scientifiques du monde entier se sont réunis pourdiscuter des problèmes et des avancées dans le diagnostic et le traitement de la PCU à Paris, en France. Plus tard cette année-là, un groupe de chercheurs dirigé par YoshiyukiOkano à Houston, au Texas, a effectué une analyse de mutation du gène PAH, responsable de la production de la phénylalaninehydroxylase. Ce groupe de chercheurs a également créé une base de données sur les mutations du PAHgène. La base de données sur les HAP a permis de documenter plus de340 mutations génétiques pouvant causer la PCU. Toujours dans les années 1990, les chercheurs américains Donald Chase, David Millington, Naoto Terada, Stephen Kahler, CharlesRoe et Lindsay Hofman ont développé une nouvelle technique pour tester la PCU en utilisant la spectrométrie de masse andem. Les scientifiques utilisent la spectrométrie de masse en tandem pour séparer les ions en fonction de leur rapport charge / masse pour détecter la PCU dans les échantillons sanguins. La spectrométrie de masse en tandem, comme le test original de Guthrie, utilise un perforateur de sang séché. Cependant, il peut dépister une plus grande variété de maladies congénitales en utilisant un échantillon.

Au XXIe siècle, les cinquante États américains ont exigé des hôpitaux qu’ils testent la PCU chez les nouveau-nés, et le test de guthrie a été utilisé dans de nombreux endroits à travers le monde. Les médecins dansles zones économiquement développées ont utilisé le test de Guthrie pour diagnostiquer les nourrissons atteints de PCU. Cependant, au XXIe siècle, de nombreux hôpitaux ont utilisé la spectrométrie de masse en tandem, qui peut dépister une plus grande variété de maladies congénitales que le test de Guthrie. Les deux méthodes utilisent encore des cartes de test pour stocker le sang séché des nourrissons à des fins de test.