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Diagnostic sérologique de la fièvre Q chez les petits ruminants : faut-il et comment prendre en compte l'imperfection des tests ?
19/01/22 Thibaut Lurier
Diagnostic sérologique de la fièvre Q chez les
petits ruminants : faut-il et comment prendre
en compte l'imperfection des tests ?
Travail de doctorat de Thibaut Lurier
Sous la direction
Elsa Jourdain (UMR EpiA) et de Florence Ayral (USC1233)
Co encadré
Elodie Rousset du LNR Fièvre Q de Sophia Antipolis, Anses
Marie Laure Delignette Muller (LBBE, CNRS)
En collaboration avec
La plateforme ESA, GDS France, GTV

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La Fièvre Q / infection par C. burnetii en bref
Humain
Généralement asymptomatique chez l’humain, mais parfois responsable
de formes chroniques invalidantes (endocardite, syndrome fatigue
chronique…)
794 cas rapportés en Europe en 2018 par l’ECDC
Avec des cas groupés parfois importants (ex. 4 000 cas humains aux
Pays bas entre 2007 et 2010)
Ruminants domestiques
Principalement avortements et troubles reproduction
Dispositif Oscar (Observatoire et Suivi des causes d’avortement chez les
ruminants) en 2020 :
1ère cause d’avortement chez les caprins
2e cause d’avortement chez les ovins et bovins
Une zoonose transmissible des ruminants domestiques à l’humain

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Diagnostic sérologique chez les ruminants
domestiques
Mise en évidence directe de la bactérie par PCR limitée
Excrétion intermittente dans le lait, les sécrétions vaginales et les fèces
Distribution hétérogène dans le placenta
Quels prélèvements réaliser?
De nombreux faux négatifs en PCR
Une mise en évidence des anticorps dirigés contre C. burnetii pertinente mais
imparfaite
Présence d’anticorps = témoins d’une infection passée résorbée ou
potentiellement persistante
Présence d’individus séropositifs dans l’élevage = présence potentielle
de C. burnetii qui persiste plusieurs années dans l’environnement
Des limites pour imputer un trouble clinique ou pour caractériser
l’importance d’un risque zoonotique
Un outil intéressant pour la FQ chez les ruminants domestiques

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Imperfections des tests sérologiques
Méthodes ELISA recommandées par l’OIE
3 kits commercialisés
Des résultats discordants entre les 3 kits
 Tests imparfaits avec erreurs diagnostiques
Absence de « Gold Standard »
Complexité des approches pour estimer les performances
diagnostiques des différents kits
 Sensibilité (Se) et Spécificité (Sp) des tests ELISA mal connues
Interprétation des tests imparfaits?
Risque de faux positifs ou de faux négatifs
Absence de tests parfaits et incertitudes diagnostiques

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Interprétation des résultats d’un test diagnostique
• Interprétation du résultat d’un test diagnostique
« Quelle est la probabilité qu’il soit séropositif sachant le résultat
du test »
Se et Sp : Probabilité que le test soit positif sachant le statut ...
• Nécessité de calculer les valeurs prédictives
=> Nécessite de connaitre les Se et Sp et la prévalence de la maladie
Notion de valeur prédictive

 
   
Proba |
1 1
VPP D T
Se P
VPP
Se P Sp P
 



    

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Séroprévalence de la Fièvre Q chez les ruminants
domestiques
2012-2015 : Mise en place d’un dispositif de surveillance de la Fièvre Q en
France dans 10 départements pilotes (Gache et al. 2017)
Enquête sérologique :
≈ 22 000 ruminants issus de 1 500 élevages
Proportion d’animaux testés positifs
Bovins : 22,2%
Caprins : 41,5%
Ovins : 25,7%
Biais potentiel important, car Se et Sp du test supposées égales à 100%
=> Sur/sous estimation des séroprévalences
Dispositif de surveillance de la fièvre Q

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Travaux réalisés pendant le doctorat
Dispositif de surveillance
de la fièvre Q
9972 bovins
5024 caprins
7632 ovins
analysés avec le test 2
Projet KitEval 4500
1413 bovins
1474 caprins
1432 ovins
analysés avec les tests
1, 2 et 3
Partie 1 : Performances diagnostiques
tests 1, 2 et 3
Partie 3 : Méthodologie du calcul des
probabilités de séropositivité
1
Se 1
Sp 2
Se 2
Sp 3
Se 3
Sp
Partie 2 : Séroprévalence réelle avec
prise en compte des Se et Sp du test 2
WHP BHP
VPN
HVP VPP
Pcond
Données Études

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Estimation des performances diagnostiques des
trois tests ELISA commercialisés
• Données : Echantillons collectés et analysés par le Laboratoire
national de référence de la Fièvre Q
≈ 4500 ovins, bovins et caprins
• Objectifs
• Estimation des Se et Sp de chaque test dans chaque espèce
• Méthode en l’absence de test de référence parfait
• Modélisation des résultats croisés des trois tests avec un
modèle à classes latentes en inférence bayésienne
• Modélisation d’un statut latent « séropositif » sans avoir
besoin de le connaitre avec certitude
“Evaluation using latent class models of the diagnostic performances of three ELISA tests
commercialized for the serological diagnosis of Coxiella burnetii infection in domestic ruminants”
2021, Veterinary Research, en open access

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Estimation des performances diagnostiques des
trois tests ELISA commercialisés
• Sensibilité basse au niveau
individuel en particulier chez ovins
• Les trois tests ont une spécificité
élevée
• Moins élevée chez les bovins
• Test 3 plus sensible que les autres
• Les trois tests ne sont pas aussi
performants selon l’espèce de
ruminants
• Le test 2 est celui qui a été utilisé
dans le dispositif de surveillance
(Gache et al. 2017)
Résultats à l’échelle individuelle

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Objectifs
• À partir des données de l’enquête sérologique du
dispositif de surveillance de la fièvre Q collectées
entre 2014 et 2015 (test 2)
• En prenant en compte de l’incertitude diagnostique
du test 2
Réestimer la distribution des séroprévalences intra-
élevages de l’ensemble des troupeaux
Réestimer la distribution des séroprévalences inter-
élevages de l’ensemble des départements
Partie 2 : Estimation des séroprévalences réelles
intra et inter-élevage
En prenant en compte la sensibilité et la spécificité imparfaite des tests

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Partie 2 : Estimation des séroprévalences réelles
Intra-élevage
Distribution des séroprévalences intra-élevages
large dans les trois espèces
Plus d’élevages à séroprévalence forte chez les caprins
En prenant en compte la sensibilité et la spécificité imparfaite des tests

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Partie 2 : Estimation des séroprévalences réelles
Inter-élevage
Prévalence inter-élevage variable d’un département à l’autre
Modélisation de cette variabilité pour obtenir des probabilités attendues de
séropositivité des élevages selon le département

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Partie 3 : Valeur prédictive et interprétation des
résultats
• Connaissance en amont du dépistage
• Quel est la probabilité que l’élevage considéré soit séropositif ?
• S’il est positif, a-t-on des connaissances sur la proportion
d’individus séropositifs?
• Préparation du plan de dépistage
• Combien faut-il prélever d’individus ?
• Quelle règle de décision utiliser pour catégoriser l’élevage en
séropositif ou non?
• Interprétation des résultats
• Sachant les résultats, quelle est la probabilité de séropositivité
de l’élevage et des individus prélevés ?
• Importance du contexte épidémiologique ?

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Connaissance en amont du dépistage
Taille de l’élevage = 110 individus
0.47 IC à 95% [0.09; 0.88]
0.66 IC à 95% [0.07; 0.98]
0.26 IC à 95% [0.02; 0.73]
Probabilité prétest, dans un élevage caprin laitier
Taille de l’élevage = 220 individus
0.63 IC à 95% [0.12; 0.95]
0.71 IC à 95% [0.08; 0.98]
0.36 IC à 95% [0.03; 0.81]
Probabilité
« pré-test » de
séropositivité
de l’élevage
Séroprévalence
réelle si
l’élevage est
séropositif
Probabilité
qu’un individu
soit séropositif

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Nombre d’individus testés positifs attendu et HSe / HSp
Test 1
Se =60%, Sp = 99%
Test 2
Se = 79%, Sp = 98%
Test 3
Se = 92%, Sp = 95%
Élevage caprin laitier, 110 individus, 15 femelles testées en sérologie
Nombre d’individus
positifs attendu dans
un élevage
« indemne » (= ø
individus réellement
séropositifs) ou
« non indemne » ( = ≥
1 individus réellement
séropositif)

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Test 1
Se =60%, Sp = 99%
Test 2
Se = 79%, Sp = 98%
Test 3
Se = 92%, Sp = 95%
Nombre d’individus testés positifs attendu et sensibilité et
spécificité à l’échelle du troupeau (HSe / HSp)
Élevage caprin laitier, 110 individus, 15 femelles testées en sérologie
HSe = 1 [0.68; 1]
HSp = 0.84 [0.7; 0.93]
HSe = 1 [0.8; 1]
HSp = 0.74 [0.66; 0.81]
HSe = 1 [0.89; 1]
HSp = 0.5 [0.34; 0.66]
Troupeau considéré
séropositif si ≥ 1
individu est testé
positif

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Test 1
Se =60%, Sp = 99%
Test 2
Se = 79%, Sp = 98%
Test 3
Se = 92%, Sp = 95%
Nombre d’individus testés positifs attendu et HSe / HSp
Élevage caprin laitier, 110 individus, 15 femelles testées en sérologie
HSe = 0.99 [0.1; 1]
HSp = 1 [1; 1]
HSe = 1 [0.17; 1]
HSp = 1 [0.99; 1]
HSe = 1 [0.34; 1]
HSp = 0.97 [0.92; 0.99]
Troupeau considéré
séropositif si ≥ 3
individu est testé
positif

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Si on regarde la situation médiane
- 3/15 positifs avec le test 1
- 4/15 positifs pour le test 2
- 5/15 positifs pour le test 3
Si on regarde l’intervalle de
confiance
- 4/15 positifs avec le test 1
- 5/15 positifs pour le test 2
- 8/15 positifs pour le test 3
Valeur prédictive ?
À partir de combien d’individus testés positifs peut-on affirmer que
le troupeau est séropositif?
Nombre d’individus testés positifs parmi les 15 testés
Probabilité
de
séropositivité
de
l’élevage

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- Dans un contexte favorable (< 40%
d’élevages caprins positifs dans le
département)
VPP = 0.18 IC à 95% [0; 0.93]
Valeur prédictive
Dans d’autres contextes épidémiologiques que la situation générale
2/15 positifs avec le test 1
- Dans un contexte défavorable (> 40%
d’élevages caprins positifs dans le
département)
VPP = 0.88 IC à 95% [0.04; 1]
Dans un élevage caprin de 110 individus :
Valeur prédictive positive (VPP) = 0.6 IC à 95% [0.01; 0.99]

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Préparation d’un plan de dépistage
Combien d’individus faut-il tester?
Quelle règle de décision?
Plus on teste d’individus, plus on pourra facilement discriminer les indemnes des non indemnes
Règles à fixer en fonction de l’objectif :
- Bonne Valeur Prédictive Négative (VPN) et détecter un maximum de non indemnes…
- Bonne VPP et être sûr que les élevages considérés positifs le sont…

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Interprétation des résultats
Troupeau positif si ≥ 2 : VPP = 0.99 IC à 95% [0.87; 1]
Sachant le contexte et les résultats, quelle est la probabilité que
l’élevage soit non indemne?
Si pos = 2 :
VPP = 0.59 IC à 95% [0.01; 0.99]
Si pos = 8 :
VPP = 1 IC à 95% [1; 1]

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Interprétation des résultats
• Méthodologie
• Devant s’adapter au cas par cas
• Prise en compte de l’ensemble des résultats
• Du contexte épidémiologique
• Complexe à mettre en œuvre
• Méthodes et formules complexes
• Prise en compte des informations connues
• Inclusion l’incertitude autour des estimations
 Création d’une application RShiny (R studio +
ShinyApp)
Une interprétation des résultats au cas par cas…

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• Application shiny étape par étape: Demo
Calcul des valeurs prédictives des tests ELISA pour le
diagnostic sérologique des infections par C. burnetii
Application Shinycox

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Étape 1 : Renseignement des caractéristiques de
l’élevage

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Étape 2 : Renseignement des informations concernant
le contexte épidémiologique

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Étape 3 : Renseignement des informations concernant
le plan de dépistage

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Étape 4 : Calcul des valeurs prédictives

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• Tests ELISA
• Modérément sensibles (en particulier chez les ovins)
• Pas parfaitement spécifiques (en particulier chez les bovins)
Risque de Faux positifs et Faux négatifs non négligeable
• Construction et interprétation de plans de dépistage sérologique
• Performances des tests
• Contexte épidémiologique
Mise à disposition de la méthodologie pour les utilisateurs des tests ELISA
• Gestion et interprétation de l’incertitude
• Quelle probabilité seuil pour classifier les élevages ?
• Gestion des intervalles de crédibilité ?
Prise en compte de l’imperfection des tests ELISA
Des tests imparfaits mais dont les performances sont connues et
dont les résultats sont interprétables.

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Perspectives
• Imputation des avortements à la fièvre Q ?
• Estimer les Se et Sp de la PCR sur écouvillon vaginal
• Estimer les séroprévalences en présence de troubles abortifs
• Définir les seuils de positivité optimaux lors de troubles abortifs
• Pour d’autres maladies
• Beaucoup d’autres maladies où les performances des tests
nécessite une interprétation de leur résultats
• Et si on tendait vers des résultats rendus également « en
probabilité » ?
Applicabilité à d’autres contextes et maladies ?

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• Financement :
anses, DGAL, GDS France, INRAE, Vetagro Sup
• Remerciements :
Plateforme ESA, éleveurs ayant participé à l’étude, vétérinaires
ayant réalisé les prélèvements, Laboratoires vétérinaires
départementaux, GDS France et GDS départementaux