Automatisation des sérologies: expérience du laboratoire de virologie du CHRU de Nantes

utomatisation des srologies: exp6riencedu laboratoirede virologie du CHRUde Nantes

M. C O S T E - B U R E L * ,

B. BESSE*,

S. BILLAUDEL*,

B. CANDALOT**,

R~:SUM~:

P. D A N I E L * * e t M . P E D I C O * *

SUMMARY

Face ~ une prescription croissante de s6rologies virales diverses, le laboratoire de virologie du C H U de N a n t e s a mis en place une automatisation de ce secteur d'activit6. Le choix d ' u n e cha~ne de traitement des techniques ELISA microplaques : Microlab A T et B E P III, a permis d ' a u g m e n t e r la productivit6 du laboratoire et la s~curit~ des analyses. L'automatisation engendre de nouvelles exigences, en particulier une ~volution de la responsabilit6 du personnel technique. L'automatisation est alors un 616ment essentiel de l'assurance qualitY.

Having to cope with an increasing a m o u n t o f diverse viral serologies prescriptions, the virology lab o f N a n t e s University Central Hospital set an automation o f this activity area. The choice o f a t r e a t m e n t line for microplates E L I S A techniques : Microlab A T and B E P III, enabled to increase the lab productivity and the analysis safety. A u t o m a t i o n brings forth new demands, especially an evolution o f the technical s t a f f responsibility. A u t o m a t i o n is then an essential e l e m e n t o f quality insu-

MOTS-CL~:S

KEY-WORDS

automatisation - s~rologie - microplaque - assurance qualitY.

Introduction

Ces derni~res ann~es, dans les laboratoires de virologie, l'activit~ du secteur de s~rologie virale s'est consid~rablement accrue. De nouveaux virus ont ~t~ d~couverts, et pour certains d'entre eux, la s~rologie repr~sente l'outil diagnostique de premiere intention (infection par le VIH, ie VHC...) (6). La connaissance du statut de l'immunit~ humorale vis-a-vis de certains virus est devenue n~cessaire chez un tr~s grand nombre de patients (patients devant recevoir une greffe d'organe, patients transfuses, femmes allaitant...) (1). C'est ainsi qu'au CHU de Nantes, o~ de nombreuses greffes sont r~alis~es, nous avons d~ faire face en deux ans dans notre laboratoire ~ une augmentation de l'activit~ s~rologique de l'ordre de 80 %. Nous effectuons actueilement, en moyenne, 8 500 s~rologies par mois. Nous avons, par consequent, recherch~ ~ automatiser l'ensemble des ~tapes de ia technique ELISA, depuis Revue frangaise des laboratoires, septembre 1995, N ° 277

rance.

automation - serology - microtitration plate - quality insurance.

la distribution des specimens, jusqu'au traitement des donn~es et ieur transfert sur un syst~me informatique central. Deux types d'organisation pouvaient ~tre envisages : utilisation de plusieurs syst6mes ferm~s (5) ou d'un syst~me ouvert (3). La seconde solution a retenu notre attention, car la r~alisation d'une grande vari~t~ de s~rologies ne peut ~tre envisag~e pour des raisons de co~t et d'organisation qu'~ travers I'utilisation des techniques ELISA en microplaques (7). De plus, ce mode ouvert nous laisse la possibilit~ de changer facflement de r~actif et d'utiliser ainsi le plus performant d u moment. Enfin, l'automatisation de ce processus dolt satisfaire ~ des crit~res de s~curit~, de fiabilit~ et de reproductibilit~, mais ~galement doit permettre de lib~rer du temps technicien (4). * TIRES A PART : Mrne le Dr M. COSTE-BUREL Laboratoire de virologie Institut de biologie - CHRU de Nantes 9, quai Moncousu - B.P. 1005 44035 NANTES CEDEX Ol

article regu le 13 f~vrier, accept~ le 14 mars 1995. 101

I. Materiel utilis Le choix du laboratoire s'est port~ en f~vrier 1993 sur une cha~ne d'automates d'immunoenzymologie (figure 1) qui se compose d'un distributeur-diluteur d'~chantillons assurant la r~partition en microplaques : le Microlab AT (Hamilton) et d'un automate ex~cutant l'ensemble des operations de I'ELISA : le Behring Elisa Processor III ou BEP II! (Behring Diagnostic). Cet automate permet de traiter simultan~ment FIGURE 1 Procedures de traitement des ~chantillons au laboratoire de s~rologie

Microplaques

Tubes :::::~ secondaires i~:! ,.j

tnformat,ique centrale

NeUink

Phone ,, .......~!et

jusqu'& 10 plaques, sans autre intervention du technicien que le chargement initial des r~actifs et des microplaques. Le micro-ordinateur du Microlab AT est connect~ par une liaison cabl~e de type "phone-net" au micro-ordinateur Macintosh pilotant le BEP III. Les informations contenues dans ]es fichiers du Microlab AT, concernant les ~chantiUons (identifications code & barres, positions dans la plaque, messages d'erreurs) et les microplaques (identifications code & barres, nature du test) sent ainsi transmises au BEP III via le r~seau. Cette organisation nous permet ainsi d'automatiser l'ensemble des ~tapes de I'ELISA microplaque, tout en nous laissant libre du choix de nos r~actifs ; il est en effet possible et facile d'adapter la majorit~ des protocoles de ces techniques gr&ce la souplesse de param~trage du BEP III, le facteur limitant restant la temperature d'incubation des techniques (temperature ambiante ou 37 °C). Un schema d'organisation ("plate schedule") permet de g~rer le chargement continu des microplaques et des r~actifs, et de conna~tre & tout moment la position d'une microplaque dans l'appareil. Ce schema permet ~galement de visualiser des simulations d'occupation de l'automate et d'organiser ainsi la distribution des ~chantillons sur le Microlab AT. A l'issue de la r~action ELBA, les r~sultats valid~s sur le BEP III sent transmis & l'informatique du laboratoire, afin de r~unir les donn~es des diff~rents param~tres s~rologiques (IgG, IgM) ou des diff~rents marqueurs (Ag HBs, anti-HBc) et d'interpr~ter celles issues non seulement du BEP III, mais ~galement d'automates annexes. Enfin, les r~sultats, accompagnus de leur interpretation, sent bascul~s sur l'informatique centrale via un r~seau Netlinko Le transfert automatique des donn~es (figure 2) permet une s~curit~ maximale, du d~but & la fin de la cha~ne d'analyse. Le syst~me code & barres complet du BEP III permet notamment la reconnaissance du type de r~actifs, et la gestion des lots pour les r~actifs Behring. De plus, pour chaque fonction, il existe des procedures int~gr~es d'autocontr61e, concernant par exemple la qualit~ du pipetage des r~actifs ou la qualit~ de la lecture photom~trique.

2. Organisation hebdomadaire de la routine Proc~,dure d#grad#e

FIGURE 2 Transfert des donn~es le long de la chatne Microlab AT-BEP II!

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102

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Les marqueurs s~rologiques actuellement analys~s dans notre laboratoire sur ce syst~me sent les anticorps dirig~s centre les virus : VIH, HTLVI/II, le Cytom~galovirus (IgG et IgM), l'Herpes virus simplex 1 (IgG et IgM), le virus de la varicelle et du zona (IgG et IgM), le virus de la rub~ole (IgG et IgM), le virus de la rougeole (IgG et IgM), le virus des oreillons (IgG et IgM), le virus de l'h~patite B (anti HBc), le virus de l'h~patite C, les Chlamydiae (IgG), et enfin les antig~nes HBs et p24. Le nombre de s~ries hebdomadaires pour chacun de ces param~tres varie de un & cinq en fonction des demandes et de la notion d'urgence. Au total, six firmes sent repr~sent~es pour l'ensemble de ces analyses : Behring Diagnostic, Du Pont de Nemours, Murex, Organon Teknika, Ortho Diagnostic, Sanofi Diagnostics Pasteur. Les protocoles op~ratoires correspondant & chaque marqueur sent programm~s individuellement ; & cette occasion sent d~finies des procedures de validation propres & chaque technique. La figure 3, repr~sentant un ~cran du BEP III, montre l'organisation de l'activit~ sur l'automate Iors d'une journ~e type : le laboratoire traite entre 8 h 30 et 13 h 00, lOplaques correspendant & 10 marqueurs s~rologiques diff~rents. Le laboratoire travaflle sur tubes secondaires, aussi, en fonction de l'heure d'arriv~e des tubes et du degr~ d'urgence de l'examen, les analyses sent faites & J = 0 ou J+ I. Le fait de r~aliser certaines analyses & J + l permet de d~buter t6t dans la matinee le chargement des plaques dans le BEP III. Ainsi, l'analyseur peut se trouver disponible pour certains examens du jour, en fin de matinee ou en d~but d'apr~s-midi. Cette organisation, et l'encha~nement optimis~ des diff~rentes techniques, nous permettent de disposer de l'ensemble des r~sultats avant 15 heures. Revue frangaise des laboratoires, septembre 1995, N ° 277

FIGURE 3 Organisation sur le BEP Ill de l'activit6 d'une journ6e type

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3. Automatisation et assurance qualit6 Dans une d~marche d'assurance qualitY, il est indispensable de s'assurer du bon fonctionnement d'un syst~me & toutes les ~tapes op~rationnelles, et le cas ~ch~ant, d'identifier un dysfonctionnement apparu en cours de manipulation, pour apporter une correction adapt~e. Dans ce contexte, le schema de connexion informatique va jouer un r61e important. En effet, parmi les informations transmises au moment de la distribution des specimens, du Microlab AT au BEP III, certaines peuvent concemer la qualit~ du pipetage, l'identification de la plaque, ou encore le nora du test. Ces messages pourront ~tre visualis~s au niveau de l'automate. Parall~lement, des messages propres au BEP III peuvent appara~tre, concernant, soit ]a r~alisation d'une des phases de la r~action immunoenzymatique, soit toute d~rive m~canique d'un ~l~ment de l'automate. Ces messages ont des representations diff~rentes, fonction de leur degr~ de gravit~ : certains sont simplement des informations notifiant qu'une anomalie a ~t~ corrig~e automatiquement par le syst~me, d'autres sont des alarmes qui, Iorsqu'elles apparaissent & l'~cran, n~cessitent une correction de la part de ]'utilisateur (n~cessit~ de r~approvisionner en solution de ]avage, ou de vider le flacon des eaux us~es,...) ; les troisi~mes sont appel~es erreurs (r~actif en quantit~ insuffisante, r~actif non present sur le rotor,...) et leur survenue impose une r~action sans d~lai, faute de quoi le fonctionnement de l'analyseur ne peut plus ~tre garanti et les plaques risquent de ne plus ~tre trait~es. L'ensemble des messages est r~pertori~ dans le BEP III et ~dit~ avec les r~sultats de chaque plaque. L'utilisateur dolt @tre attentif aux messages ~mis par le BEP III, et dolt assurer, pour le bon fonctionnement d'une telle cha~ne, un certain nombre d'op~rations d'entretien et de maintenance ; certaines sont automatiques : ce sont les procedures de contr61e et de ringage assur~es par l'appareil Iors de son initialisation et Iors de la procedure de fin de journ~e, elles durent une vingtaine de minutes ; d'autres doivent ~tre organis~es et suivies par le personnel de laboratoire : entretiens hebdomadaires et mensuels comprenant notamment la d~contamination du circuit d'aspiration (peigne, tubulure), et des flacons de solutions de lavage et des eaux us~es, & l'aide d'un antiseptique de type Gigasept 5 %. Par ailleurs, le Iogiciel de gestion du BEP III autorise des interventions individuelles pour l'entretien des surfaces internes de l'appareil. Revue franqaise des laboratoires, septembre 1995, N ° 277

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Parall~lement, des protocoles d'~valuation existent concernant la distribution des specimens sur le Microlab AT, comme la distribution des r~actifs sur le BEP III, mais aussi les fonctions de lavage et de photom~trie (2). II va s'agir ici de s'assurer de la lin~arit~ du photom~tre, ainsi que de sa stabilitY. Pour cela, une solution color~e est distribute en plaque (volumes croissants de 50 lJl) et lue. Une fois cette operation effectu~e, la r~p~tabilit~ de la distribution et la qualit~ du lavage pourront ~tre ~valu~es, toujours ~ l'aide d'une solution color~e. La d~finition de seuils critiques a pour effet de pr~venir une ~ventuelle d~rive d'un syst~me, et par l& m~me de garantir une fiabilit~ optimale des r~sultats d'analyses biologiques. Enfin, un programme "service" du Iogiciel qui g~re le BEP III permet de r~aliser un diagnostic individuel du fonctionnement des diff~rents organes de l'automate, ou d'intervenir sur un couple d'~l~ments, permettant leur r~glage coordonn~. Certaines de ces interventions peuvent ~tre r~alis~es par le personnel du laboratoire, grSce & la simplicit~ d'utilisation du Iogicie], en relation avec une assistance t~l~phonique du service apr~s-vente Behring. Un cahier de maintenance proventive existe ~galement ; il fait appel & des interventions r~guli~res du service apr~s-vente Behring en concertation avec le laboratoire, et conceme par exemple le nettoyage de certaines pi~ces m~caniques ou encore des tests d'endurances sur ces m@mes pi~ces (bras transporteur de microplaques, dispositif de distribution...).

4. Proc6dure d6grad6e raise en place Le regroupement de diff~rentes techniques sur un unique appareil peut s'av~rer perturbant pour l'activit~ du laboratoire, en cas d'immobilisation, m~me courte, du syst~ne. Aussi, une procedure d~grad~e a ~t~ mise en place & l'aide d'un BEP II ; cet appareil assure par ~tapes individuelles la suppl~ance partieUe et momentan~e du BEP III, et offre la possibilit~ de terminer des techniques initialis~es sur l'automate. Le BEP II est connect~ & l'informatique du laboratoire, o0 les donn~es s~roIogiques transmises sont interpr~t~es. II faut noter que ]'exploitation qualitative et quantitative des techniques ELISA peut aussi ~tre assur~e par un Iogiciel (Iogiciel Alpha-Behring Diagnostic) install~ sur le micro-ordinateur du laboratoire. Enfin, les r~sultats issus de ce traitement informatique peuvent ~galement ~tre renvoy~s sur l'informatique centrale. 103

Conclusion L'automatisation de la s6rologie dans notre laboratoire a permis d'assimiler une augmentation d'activit6, sans accroitre la charge de travail des techniciens. Cette automatisation, coupl6e & une informatisation, favorise 6galement la fiabilit6 et la s6curit6 des analyses. La raise en place de cette chalne automatis6e induit une 6volution de la responsabilit6 du personnel technique du laboratoire : vigilance et r6action vis-&-vis des messages d'alarme et d'erreur

du syst6me, entretien et surveillance du bon fonctionnement des appareils. Le choix de la chaine automatis6e Microlab AT et BEP III s'est r6v&16 performant en terme d'organisation et de co~t. Le BEP III est un syst6me 6volutif car ouvert ; il permet non seulement de s'adapter rapidement aux r6actifs les plus performants du moment et de d6velopper si besoin de nouvelles s6rologies, mais 6galement de r6aliser les 6tapes de r6v61ation immunoenzymatique des hybridations de produits de PCR. Cette chaine automatis6e et int6gr6e au syst6me informatique du iaboratoire est un important support d'assurance qualit6.

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Revue frangaise des laboratoires, septembre 1995, N ° 277