La myriade de façons dont la surveillance des eaux usées aide à lutter contre le COVID dans le monde

De la communauté subarctique de Yellowknife, au Canada, à la ville subtropicale de Brisbane, en Australie, des scientifiques de plus de 50 pays surveillent maintenant la propagation du SRAS-CoV-2 dans les eaux usées. Le nombre de programmes de surveillance des eaux usées qui suivent le COVID-19 a explosé au cours de l’année écoulée, passant d’une douzaine de projets de recherche à plus de 200, à la suite de la découverte que des particules virales entières et des fragments viraux sont rejetés dans les fèces.

Les informations recueillies aident les scientifiques à dépister les cas, à prévoir les surtensions, à identifier où cibler les tests et à estimer le nombre total de personnes infectées dans les villes ou les régions. Bien que la surveillance des eaux usées soit utilisée depuis plusieurs décennies pour identifier les flambées de poliomyélite et cibler les programmes de vaccination, et, plus récemment, pour détecter la consommation de drogues illicites, la pandémie a apporté une nouvelle orientation et un nouvel investissement en tant que moyen de suivi de la santé publique.

«L’épidémiologie des eaux usées a toujours suscité un intérêt, mais maintenant il a pris son envol», explique Ana Maria de Roda Husman, chercheuse en maladies infectieuses à l’Institut national néerlandais pour la santé publique et l’environnement à Bilthoven.

Depuis début 2020, les projets d’égouts SARS-CoV-2 ont décollé dans le monde entier alors que les experts des eaux usées se sont tournés pour se concentrer sur la crise. Mais l’ampleur et l’objectif des programmes de surveillance varient en fonction de la gravité de la crise des pays ou des communautés.

Le nombre de façons dont la surveillance des eaux usées est utilisée est vertigineux. Aux Émirats arabes unis, des chercheurs ont testé les eaux usées des avions commerciaux pour voir si les vols entrants transportaient des passagers infectés.¹. Des scientifiques de Hong Kong surveillent les eaux usées dans les immeubles d’appartements pour trouver des infections non détectées et, à Yellowknife, les responsables de la santé testent les eaux usées pour découvrir quelles variantes virales se sont rendues dans leur ville, à seulement 400 kilomètres du cercle polaire arctique.

Système d’alerte précoce

Une application courante de ces programmes de surveillance est celle d’un système d’alerte précoce. Les personnes infectées commencent à répandre des fragments de virus quelques jours avant de présenter des symptômes, et de Roda Husman l’utilise pour prédire le nombre d’hospitalisations quelques jours à l’avance.

D’autres groupes utilisent les eaux usées pour détecter et supprimer les épidémies à une échelle beaucoup plus petite. À l’Université de Californie à San Diego, des scientifiques testent les eaux usées de 343 bâtiments autour du campus pour rechercher des signes d’infection. Chaque fois qu’un échantillon revient positif, l’université envoie des messages ciblés pour encourager les étudiants hébergés dans les bâtiments concernés à se faire tester et à s’isoler.

«Vous ne pouvez tout simplement pas vous permettre de tester 10 000 étudiants chaque jour», déclare Smruthi Karthikeyan, ingénieur en environnement à l’université. Le suivi des eaux usées constitue une alternative bon marché et efficace, permettant de rattraper jusqu’à 85% des cas sur le campus.

Un système similaire est utilisé à Hong Kong, où des signes de SRAS-CoV-2 dans les eaux usées de deux immeubles d’habitation ont conduit à des tests obligatoires de tous les résidents en janvier. Selon le Message du matin de la Chine du Sud, le système d’alerte précoce a aidé les responsables de la santé à trouver neuf cas asymptomatiques.

Les scientifiques d’Australie, où les cas de COVID-19 sont restés relativement faibles tout au long de la pandémie, utilisent également le suivi des eaux usées comme système d’alerte précoce. Dans le Queensland, des échantillons d’eaux usées sont collectés dans tout l’État et envoyés à un laboratoire de Brisbane pour analyse

Mais un petit nombre de cas présente un défi unique aux chercheurs australiens. La manière typique pour les chercheurs de collecter un échantillon d’eaux usées, explique David McCarthy, ingénieur chargé de la qualité de l’eau à l’Université Monash de Melbourne, consiste à amener une bouteille sur une corde à une section d’égout ou à une station d’épuration et à la jeter. Mais, il dit: «Nous examinons peut-être un ou deux cas de COVID sur un million de personnes. Les chances de rater ces cas avec cette technique sont très élevées. « 

Échantillonneurs passifs

Au lieu de cela, les scientifiques australiens se sont tournés vers d’autres méthodes d’échantillonnage. Les «échantillonneurs passifs» utilisent de la gaze ou un autre matériau absorbant qui peut être laissé dans les eaux usées jusqu’à quatre jours, ce qui augmente la probabilité qu’il ramasse des fragments de virus dans ce cas sur un million.

McCarthy a développé un petit échantillonneur passif en forme de torpille qui peut s’insérer dans des tuyaux étroits. Le plan est open-source et il a été téléchargé dans des pays comme l’Indonésie, la Nouvelle-Zélande et le Canada. Et l’intérêt pour la surveillance des eaux usées va au-delà des cercles académiques jusqu’aux décideurs. «Nous avons rencontré des ministres la semaine dernière, et ils étaient ravis», dit McCarthy. «Cela ne serait jamais arrivé avant la pandémie.»

Ailleurs, les gouvernements et les institutions ont adapté des méthodes préexistantes de suivi des eaux usées pour suivre les tendances plus larges du nombre de cas dans les villes et les quartiers. Les Pays-Bas sont l’un des pays en tête.

Les échantillons provenant des usines de traitement des eaux usées permettent aux chercheurs d’estimer combien de personnes dans de grandes populations sont infectées par le SRAS-CoV-2, et les responsables gouvernementaux utilisent ces estimations pour prendre des décisions sur l’opportunité de mettre en œuvre des verrouillages et de canaliser les ressources.

Gertjan Medema, microbiologiste au KWR Water Research Institute de Nieuwegein, aux Pays-Bas, soutient que les eaux usées donnent une image globale plus précise des infections que les tests diagnostiques, car elles incluent des individus asymptomatiques. «Tout le monde ne se fait pas tester, mais tout le monde va aux toilettes», dit-il. «C’est bien d’avoir un outil objectif qui ne dépend pas de la volonté de se faire tester.»

Défis pour les pays en développement

Cependant, plus de 70% des programmes de surveillance des eaux usées se déroulent dans des pays à revenu élevé², qui ont investi des ressources dans l’épidémiologie des eaux usées. De nombreux chercheurs du monde en développement sont en difficulté.

«Les tests en Inde sont extrêmement difficiles car les systèmes d’égouts sont fragmentés», déclare Sudipti Arora, un scientifique environnemental à l’Institut de biotechnologie Dr. B. Lal à Jaipur, en Inde. Seulement un tiers environ de toutes les villes ont des réseaux d’égouts, dit-elle. «Par conséquent, les bidonvilles et les zones rurales restent largement non testés.»

Dans deux des États du nord du pays, son équipe teste les eaux usées des hôpitaux pour le SRAS-CoV-2, dans le cadre d’une étude visant à déterminer si des désinfectants spécifiques inactivent le virus; ainsi que des échantillons provenant des usines de traitement des eaux usées, afin de déterminer si la méthode peut être utilisée plus largement en Inde. Malgré les défis auxquels la méthode est confrontée en Inde, Arora et son équipe prévoient d’utiliser l’expérience qu’ils ont acquise en matière de surveillance des eaux usées pendant la pandémie et de l’appliquer à la détection d’autres maladies infectieuses, ainsi que des bactéries résistantes aux antibiotiques, dans les eaux usées à l’avenir.

De nombreux scientifiques travaillant sur le terrain affirment qu’un résultat positif rare de la pandémie pourrait être qu’elle normalisera l’utilisation des eaux usées pour surveiller la santé publique – que ce soit pour de futures pandémies ou pour suivre d’autres indicateurs de santé, tels que les hormones qui indiquent le stress ou les niveaux de consommation de caféine.

«L’épidémiologie des eaux usées était sous le radar», dit Karthikeyan. «Maintenant, il est venu au premier plan.»