Après la phase d'infection, lors de la phase chronique d'infection, la bactérie se multiplie peu, est capable d'échapper au système immunitaire (en distançant les globules blancs) ou en s'enkystant avant de créer un nouveau foyer d'infection dans un autre organe quelques mois ou années plus tard.
Test de dépistage et de confirmation (In vitro)
Le test de dépistage est souvent immunoenzymatique (méthode considérée comme plus fiable que les dépistages par immunofluorescence indirecte ou hémagglutination indirecte ; les deux dernières méthodes étant jugées d'interprétation plus subjective). Le premier test est donc généralement un test Elisa (rapide et peu couteux), mais avec de faux-négatifs ou de faux-positifs possibles.
Le test de confirmation est le plus souvent un Western Blot, si possible effectué sur un sérum frais, sinon sur un plasma frais, clair et sans hémolyse.
Ce test est plus spécifique et sensible que les test de dépistages, mais plus long dans sa mise en oeuvre. Si les bandelettes sont illisibles mais que les symptômes persistent, un second test doit être fait dans les semaines qui suivent.
Théoriquement, les Western blot aujourd'hui mis sur le marché doivent détecter des protéines communes à différentes borrélies impliquée dans les borrélioses.
La notice des test précise cependant généralement que « Une interprétation négative n'exclut pas la possibilité d'une infection à borrelia » . Des faux positifs sont par ailleurs possible si le malade a été infecté ou co-infecté par d'autres spirochètes (ex : Syphilis, Pian, Pinta, Leptospirose, autres borrélioses, maladies parodontales...) ou suite à d'autres infections telles que fièvre pourpre des Montagnes Rocheuses, virus d'Zpstein-Barr ou cytomégalovirus dont les anticoprs ont une réaction croisée avec B afzelii ou garinii. Des maladies autoimmunes des tissus conjonctifs comme la polyarthrite rhumatoïde ou certaines formes de lupus érythémateux peuvent aussi produire des faux positif, comme d'ailleurs des sujets produisant des anticorps antinucléaires.
Une PCR (qui détecte l'ADN de la borrélie, après amplification de ce dernier et grâce à une « sonde » spécifique) est également possible (sur prélèvement de liquide cérébrospinal ou synovial en général). Enfin, une culture directe des spirochètes peut être faite (mais si elle démontre la présence du spirochète, elle n'en établit pas l'espèce.
