Le développement de l’épidémiologie des eaux usées, outil de veille sanitaire pour une politique de surveillance du Covid-19 ?

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Le développement de l’épidémiologie des eaux usées, outil de veille sanitaire pour une politique de surveillance du Covid-19 ?

Publié le 20/10/2020 à 11:27 - Mise à jour à 11:47
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Auteur(s): Dr Bénédicte Helfer pour FranceSoir

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Les mesures de couvre-feu prises par le gouvernement hier soir sont un aveu d’échec dans la gestion de cette crise sanitaire. La polémique actuelle et l’emballement médiatique concernant la survenue éventuelle d’une 2ème vague de l’épidémie COVID-19 ainsi que l’incertitude et l’anxiété au sein de la population concernant l’augmentation des cas détectés, et l’interprétation qu’il faut en avoir pourraient être résolues par un nouvel outil épidémiologique développé et affiné par des scientifiques de l'environnement au cours des 20 dernières années : L’épidémiologie des eaux usées, ou Wastewater-Based Epidemiology/WBE. Cela permettrait d’aplanir les difficultés à diriger efficacement les ressources de santé publique essentielles pour contenir, contrôler ou atténuer la transmission, et fournir une précieuse aide à la décision des politiques publiques.

Nous nous intéressons ici à deux projets, le réseau OBEPINE et l’unité COMETE.

« Nous avons perçu la reprise épidémique plusieurs semaines avant les premières données épidémiologiques, ce qui confirme la valeur prédictive de l’analyse des eaux usées », dit le Pr Vincent Maréchal, précisant qu’une équipe de l’université de Lorraine, associée au projet OBEPINE, a constaté la même évolution très progressive à travers sa surveillance de plusieurs stations dans l’Est, mais aussi sur le littoral, pendant l’été (A).

 

  1. Une situation préoccupante

Le taux actuel de cas positifs par détection RT-PCR du SARS-CoV-2 évoque une résurgence répétée (en particulier associée à des maladies infectieuses saisonnières courantes) sous forme de « réplique » qui ne peut être sous-estimée, mais qui doit être jaugée à sa juste valeur, les indicateurs traditionnels comme la mortalité, et le nombre d’hospitalisations conventionnels et en réanimation étant actuellement plutôt en faveur d’une réplique modérée.

En revanche, la fragilité du système de santé français, déjà fortement impacté par la vague de mars-avril, rend nécessaire l’utilisation d’outils de veille sanitaire efficients, afin de détecter de façon précoce les « répliques » de l’épidémie en cours.

De plus, dans l’avenir les pandémies causées par de futurs agents infectieux nouveaux ou saisonniers ajouteraient considérablement à ce qui pourrait devenir une menace continue et imminente pour la stabilité mondiale.

Les effets néfastes profonds et étendus de Covid-19 se sont rapidement manifestés dans le monde entier en quelques mois, par effet domino impliquant la santé et la sécurité publique, les soins de santé accessibles, la sécurité alimentaire, la stabilité des économies et des institutions financières, les restrictions de liberté, etc. Ces problèmes posent d'immenses défis qui peuvent consommer beaucoup de ressources humaines et financières.

Le suivi de l'initiation, de la propagation et des tendances changeantes de Covid-19 à l'échelle de la population est l'un des défis les plus redoutables. Outre une prophylaxie efficace en cas de préexposition ou des traitements thérapeutiques, l'outil le plus important est la capacité d'identifier rapidement les personnes infectées et potentiellement contagieuses.

Pour être déployés à l’échelle mondiale, y compris dans les pays à faibles revenus, ces indicateurs doivent être faciles à mettre en place, éthiquement acceptables et financièrement soutenables.

 

  1. Les outils pour résoudre la situation

2.1 Outils habituels : plusieurs indicateurs permettent d’évaluer le niveau de circulation du virus dans les populations

  • Les données cliniques, au plus près des enjeux sanitaires, restent essentielles pour anticiper la réponse d’un système de santé déjà très éprouvé par la crise que nous venons de traverser. En revanche, elles ne reflètent qu’imparfaitement le nombre de porteurs du virus : Actuellement la majorité d’entre eux manifeste des signes cliniques très faibles à modérés, et la maladie reste difficile à détecter en raison de signes non-spécifiques le plus souvent.
  • Les tests par RT-PCR : Jusqu’à récemment, ils étaient insuffisamment réalisés, et posent actuellement des problèmes de sensibilité et spécificité ne permettant pas d’utiliser cet indicateur de façon fiable et robuste. De plus la politique actuelle de « dépistage sauvage » permettant à n’importe quel citoyen de se faire tester apporte plus de confusion qu’une réelle évaluation de la situation, puisqu’environ 65% des personnes testés ayant une PCR positive sont asymptomatiques : le niveau de contagion des personnes asymptomatiques n’est actuellement pas connu…
  • Les autres indicateurs sont représentés par le nombre quotidien de nouvelles hospitalisations, le nombre quotidien d’entrées en réanimation et le nombre quotidien de décès liés à la COVID-19, qui pour l’instant restent remarquablement stables et bas.
  • Le R effectif (anciennement R0) est quant à lui partiellement utilisable, car non couplé au k (facteur de dispersion), indispensable à connaître en raison d’une propagation par clusters, sur un modèle stochastique (lié au hasard).
  • L’incidence (nombre de tests positifs sur nombre de tests totaux) ne détecte que les cas dans la population testée, et pas dans la population générale, et est donc un très mauvais indicateur puisque pouvant être sujet à de multiples facteurs de modifications ne relevant pas forcément d’une augmentation réelle et robuste. Ces indicateurs doivent être utilisés dans leur globalité et non individuellement, et restent partiels, ne permettant pas d’obtenir une « photographie en temps réel » de la situation épidémique. De plus se pose la difficulté induite par l’exploitation des bases de données.

2.2. Possibilité théorique d’augmenter le nombre de tests individuels ?

Les effets domino les plus néfastes d'une épidémie ne peuvent être réduits ou minimisés qu'en mettant en œuvre des tests suffisants, opportuns et ciblés. Mais qu'est-ce qui est considéré comme un test suffisant ?

Les tests pendant les épidémies ont toujours été entravés par l'absence d'option autre que l'application de tests conçus pour la détection clinique et le diagnostic des infections actuelles (ou des tests sérologiques pour établir des infections passées) (1).

Plus important encore, cette approche des tests doit continuellement augmenter la couverture des tests (c'est-à-dire le pourcentage de la population testée) jusqu'à ce qu'un niveau clé soit atteint. Ce niveau correspond au nombre de tests à effectuer pour révéler un seul cas positif (confirmé). Ce ratio est l'indicateur le plus direct de l'étendue de l'infection dans la population générale (2).

Néanmoins, les tests diagnostiques n'ont jamais été destinés à une surveillance de masse.  Ces tests sont non seulement longs et coûteux, mais ils peuvent également poser de sérieux risques d'exposition pour ceux qui administrent les tests.

Il existe trois alternatives de base pour résoudre ce problème :

  • Augmenter considérablement le débit des tests de diagnostic conventionnels : Ce peut être en partie accompli avec l'utilisation de versions plus avancées des tests de diagnostic actuels (3), comme l'analyse d'échantillons groupés (4).
  • L'analyse d'échantillons groupés pourrait augmenter considérablement la capacité de test et le débit, en particulier pour les méthodes basées sur la PCR (réaction en chaîne par polymérase à base d'acide nucléique). Bien que moins sensibles que les tests PCR, les tests antigéniques (par exemple, les protéines de capside) émergent tout juste pour le SRAS-CoV-2, avec l'autorisation d'utilisation d'urgence de la FDA américaine pour le premier test antigénique (5)
  • L’utilisation de tests rapides antigéniques en complément :  la situation épidémique et les bonnes performances des tests antigéniques ont conduit la HAS à positionner les différents tests pour trois situations cliniques : les patients symptomatiques, les personnes asymptomatiques contacts détectées isolément ou au sein de clusters et les personnes asymptomatiques qui vont être intégrées à un dépistage à grande échelle de populations ciblées. En revanche, la HAS considère qu’il n’y a pas lieu aujourd’hui de réaliser de dépistage non ciblé en population générale, compte tenu de l’absence de bénéfice de ce dépistage et de son probable rendement très faible (6).
  • Et/ou minimiser le nombre de tests nécessaires pour révéler chaque cas positif, en pré-ciblant des sous-populations qui ont une probabilité plus élevée d'infection. Cela permettrait de rationaliser et de diminuer le nombre de tests individuels. Un des solutions serait le « backward tracing » lors de l’évaluation des clusters (7).

De plus, la sensibilité et la spécificité des tests actuellement homologués posent problème (8).

Au vu de la méconnaissance que nous avons du SARS-CoV-2, de sa virulence et de sa contagiosité, aucune de ses solutions n’est satisfaisante, ni pérenne.

La politique de test actuelle a déclenché une controverse inédite : L’augmentation des cas positifs est reflétée par une augmentation partielle des indicateurs habituels, et l’interprétation qui en est faite est pour le moins très diversifiée, avec des mesures prises notamment par l’Etat qui apparaissent pour le moins dissonantes, prises en vertu du fameux « principe de précaution ».

Cette politique de test est elle-même sujette à caution : il semble totalement illusoire et surréaliste de tester « tout le monde », « tout le temps ». La mise à l'échelle de ces tests conventionnels pour la surveillance de masse des populations est lourde de défis, y compris les coûts extrêmement élevés pour tester à plusieurs reprises de grandes parties de la population (9), impliquant d'énormes ressources humaines, une sensibilité insuffisante et un débit inadéquat; notons, cependant, qu'il existe des moyens d'améliorer considérablement la sensibilité, en particulier lorsque l'incidence des négatifs sera élevée (par exemple, dans les populations asymptomatiques infectées) (10), et d'augmenter le débit des méthodes conventionnelles (11), comme par échantillonnage groupé (tests de groupe) ((12) ; (13); (14) ;(15)).

En l’absence de possibilité d’un dépistage systématique, massif et répété, Il est indispensable, dans une période où une réplique est en cours, et dans la perspective de répliques futures qui ne manqueront pas de se produire jusqu’à établissement de l’immunité collective, de mettre en place des outils de veille sanitaire qui permettraient d’anticiper les rebonds de l’épidémie.  « Pour être déployés à l’échelle mondiale, y compris dans les pays à faibles revenus, ces indicateurs doivent être faciles à mettre en place, éthiquement acceptables et financièrement soutenables » nous dit le Professeur Vincent Maréchal, membre du Comité de Pilotage du Projet OBEPINE

 

Un nouvel outil, la WBE appliqué à la détection du SARS-CoV-2. 

Définition générale de la WBE : la WBE agrège les informations sur la santé au niveau de la totalité de la population, indépendante des biais associés à la notification des cas par test individuel RT-PCR. En outre, la surveillance des eaux usées fournit un échantillon impartial de la population infectée, y compris les individus asymptomatiques (c’est encore débattu, des études de charge virale chez les asymptomatiques sont en cours) et pré-symptomatiques, ceux qui sont symptomatiques, mais n'ont pas encore été confirmées cliniquement, et les personnes qui peuvent avoir la maladie, mais ne pas chercher de soins de santé. Cela permettrait d’aplanir les difficultés à diriger efficacement les ressources de santé publique essentielles pour contenir, contrôler ou atténuer la transmission, et fournir une précieuse aide à la décision des politiques publiques.

La surveillance des eaux usées a été une stratégie couronnée de succès pour suivre les marqueurs chimiques et biologiques de l'activité humaine, y compris la consommation de drogues illicites, l'utilisation / l'abus de produits pharmaceutiques, la pollution de l'eau et l'apparition de gènes de résistance aux antimicrobiens (16) (17) (18).

Les maladies virales ont également été surveillées par la détection de matériel génétique dans les eaux usées comme pour les virus entériques ((19); (20) ; (21); (22)), pour une hépatite zoonotique ré émergente Virus E (23); (24), pour fournir une alerte précoce des flambées de norovirus et d'hépatite A en Suède ((25); (26) ; (27)). Pour la surveillance du poliovirus au cours du programme Mondial d'éradication ((28); (29); (30); (31) (32)) et pour la surveillance des maladies infectieuses et l'alerte précoce (33).

Détection du SARS-CoV-2 dans les eaux usées : Mise en place du projet OBEPINE

« Depuis le 20 juin, la circulation du SARS-CoV-2 a repris progressivement : on a vu réapparaître des charges virales plus importantes dans les eaux usées, mais à un rythme beaucoup plus lent que lors de la première vague, observe auprès du « Quotidien » le Pr Vincent Maréchal, virologue à Sorbonne Université et un des initiateurs du réseau de surveillance des eaux usées baptisé Obépine (Observatoire épidémiologique dans les eaux usées). En Île-de-France, nos relevés dans les 4 à 6 stations de la région indiquent actuellement une charge virale assez proche de celle de nos premiers échantillons collectés au début du mois de mars ».

Une première étude, réalisée par Gertjan Medema et ses collaborateurs aux Pays-Bas, a démontré que le génome du coronavirus peut être détecté dans plusieurs sites de prélèvement d’eaux usées quelques jours seulement après l’identification du premier cas humain de Covid-19 dans ce pays (34). Une étude similaire a été conduite dans le Massachusetts (35).

Actuellement, diverses études ont détecté de l'ARN du SRAS-CoV-2 dans les eaux usées dans le monde entier ((36); (37); (38); (39); (40)(41); (42));(43); (44) (45); (46)).

« Les premiers résultats obtenus par OBEPINE, sur une trentaine de stations d'épuration, ont montré que la charge virale est détectable dans les eaux d'épuration avec une haute sensibilité. Cette quantification s'est révélée, pour le cas particulier de l'agglomération parisienne, précoce et proportionnée à l'afflux de malades dans les hôpitaux lors du premier pic épidémique » (47).

Bref historique du projet, réseau de participants actuels

OBEPINE (OBservatoire ÉPIdémiologique daNs les Eaux usées) est un consortium de recherche qui vise à promouvoir l’analyse des eaux usées pour y détecter d’éventuelles traces de virus SARS-Cov-2 comme outil de surveillance épidémiologique dans le cadre d’un plan de lutte intégrée contre l’épidémie de Covid-19. Le réseau OBEPINE (soutenu par le Comité Analyse Recherche et Expertise (CARE) mis en place par le Président Macron) a été fondé par des chercheurs et enseignants chercheurs d’Eau de Paris, de Sorbonne Université et de l’Institut de Recherche Biomédicale des Armées (IRBA). Il a été rejoint par des partenaires de l’Université de Lorraine, de l’Université de Clermont-Auvergne et de l’IFREMER.

« Outre les acteurs académiques ou publics sens large (Eau de Paris par exemple) nous essayons de coordonner un plan d’action qui implique une trentaine de laboratoires(la liste définitive n’est pas arrêtée et va dépendre en partie de la leur capacité à répondre positivement aux essais inter laboratoires) et des opérateurs privés (SAUR, Suez, Veolia, le SIAAP); ces acteurs se sont proposés de médier l’interaction avec les collectivités qui leur ont confié la gestion de leur station d’eaux usées. A l’heure actuelle, le projet est financé à hauteur de 3 millions d’euros par le ministère de la recherche (MESRI); la conduite du projet s’inscrit plus largement dans un cercle qui a été élargi aux ministères de la santé, de la transition écologique et de l’intérieur  » nous dit le Professeur Vincent Maréchal, Professeur en virologie Humaine à Sorbonne Université, et membre du Comité de Pilotage .

« Au départ,des travaux de recherche ont été menés par Eaux de Paris, l’objectif était de comprendre les contaminations de la ressource en eau potable par des virus de la gastro-entérite. Nous avons mis en évidence, en 2015, que leur présence dans la Seine provenait des rejets de station d'épuration et qu'en les suivants, nous avions une vision de la circulation du virus de la gastro-entérite au sein de la population parisienne, explique Sébastien Wurtzer, microbiologiste virologue à Eau de Paris. Nous avons appliqué la même approche pour le virus du Covid-19, SARS-CoV-2 » (48).

Le projet OBEPINE est un consortium de recherche qui a été ensuite mis en place dès mars 2020, dans le cadre de l’épidémie Covid-19.

« Cette surveillance des eaux usées pourrait constituer un signal précoce pour aider à la gestion de la pandémie, et pourrait venir en complément des diagnostics sanitaires individuels. « Nous sommes en train de mener une étude avec la ville de Paris pour regarder ce qui circule en sortie des hôpitaux, mais aussi en sortie d'Ehpad, complète Sébastien Wurtzer. L'analyse des eaux usées pourra confirmer s'il est pertinent de faire des tests individuels, le diagnostic sanitaire ponctuel montrant seulement à un instant T si le virus est présent » » (48).

Ce qui en place : nombre de collecteurs d'eaux usées, nombre de prélèvements hebdomadaires

« Actuellement, le réseau OBEPINE suis plus de 60 stations historiques, réparties de façon assez inégales sur le territoire national. Certaines (notamment en région parisienne) sont suivies depuis le 5 mars ce qui fournit des informations précieuses dès lors qu’elles sont interfacées avec des données épidémiologiques. Le financement du MESRI vise à déployer 150 stations sentinelles (stations « mères ») représentatives des stations françaises (plus de 22.000) en termes techniques, démographiques, géographiques…Chaque station a été associée à 10 stations filles, de caractéristiques comparables, qui seront analysées si une station mère « change de comportement ». Nous travaillons actuellement au déploiement de ce réseau complexe puisqu’il s’inscrit dans un dialogue avec les collectivités, les opérateurs (gros et petits), les agences de santé et les laboratoires qui réaliseront les analyses. Les données seront versées dans un site sécurisé dédié puis transférées après analyse par OBEPINE vers le Ministère de la Santé, qui fera le relai avec les acteurs locaux et, notamment, les Agences Régionales de Santé. Le site de dépôt est entré dans la phase finale de sa conception. L’objectif, sur ces 150 stations, est d’obtenir deux relevés de charge virale par semaine, associés à des paramètres physico-chimiques afin de mieux caractériser la nature des eaux analysées, et des données météo (notamment pour normaliser les charges virales en fonction de la pluviométrie). Ces données sont intégrées dans un modèle mathématique qui doit nous permettre (in fine) de mieux corréler les charges virales au nombre de sujets excrétant le virus » complète le Professeur Vincent Maréchal.

Ce qui est obtenu comme type de données :

Des données de charge virale (équivalent génomes/L eaux usées, couplées à d’autres indicateurs caractérisant les eaux usées (concentration en matière organique, débits des stations,  autres données microbiologiques).

Les inconnus encore à déterminer :

OBEPINE, pour compléter ce modèle, a mis en place des projets de recherche clinique visant à répondre à deux questions :

- est-ce que le virus dans les selles est infectieux ?

« Nous travaillons sur la question à la fois dans les selles humaines et dans un modèle animal. Pour l’heure, les données de la littérature suggèrent que le virus présent dans les selles est peu infectieux, ce que nous confirmons à la fois chez le hamster, et dans des selles humaines collectées en France et à Dakar (travaux en cours en collaboration avec l’Institut Pasteur de Dakar). Les conclusions devraient arriver dans les semaines qui viennent) » nous explique Vincent Maréchal.

- quelle est la charge virale au cours de l’infection, symptomatique et non symptomatique ?

Le professeur Vincent Maréchal répond à cette question : « Nous avons lancé plusieurs programmes pour répondre à cette question : charge virale dans les selles des patients COVID19, mais également chez les porteurs non-symptomatiques ; présence d’immunoglobulines sécrétoires dans les selles des patients infectés; durée d’excrétion du virus, autant de paramètres essentiels pour évaluer le risque de contamination féco-orale. Les travaux sont conduits dans le cadre d’une collaboration Sorbonne Université (dont CHU St Antoine, service de gastro-entérologie), IRBA, Eau de PARIS, Instituts Pasteurs de Guinée et du Sénégal, service de santé des armées. »

  • Peut-on déduire le nombre de personnes infectées sur un territoire à partir de la concentration en génomes viraux dans les eaux usées ? Ce volet, également porté par OBEPINE, combine les données obtenues sur des sites choisies, des données de la littérature sur les charges virales dans les selles et les durées d’excrétion, les données qui seront obtenues à partir des analyses chez les sujets symptomatiques / asymptomatiques (voir supra) et les données épidémiologiques obtenues au plus près des sites choisis. L’ensemble est analysé et modélisé par une équipe de mathématiciens (Institut Carnot Smiles), hydrologues et virologues de Sorbonne Université et d’Eau de Paris.
  • Est-ce que les signaux mesurés en eaux usées peuvent annoncer une éventuelle seconde vague ? « Les données acquises par OBEPINE en Ile de France montrent que le virus a recirculé activement dès le 20 juin dernier. La concentration virale n’a cessé d’augmenter depuis, confirmant une recirculation précoce du virus dès le début de l’été en région Ile de France. Nous avons eu près d’un mois d’avance sur les autres indicateurs épidémiologiques » précise Vincent Maréchal (48b).
  • Est-ce que la technique est sensible ? « Nous analysons actuellement les données acquises par la station de l’Ile d’Yeu, suivie par OBEPINE. Des signaux positifs ont été identifiés le 3 aout. Les 6 et 7 aout, l’ARS et la commune ont mis en place un barnum qui a permis d’identifier 6 porteurs non-symptomatiques, sur près de 990 personnes testées (VM étude en cours) ».

Les projets en cours de développement : aquathèques, plateforme de recueil de données sécurisées, eaux noires des avions long courrier, collaborations internationales, etc.

« L’idée d’OBEPINE, c’est effectivement de faire une preuve de concept sur la COVID 19 - en associant virologues, hydrologues, modélisateurs, épidémiologistes et acteurs de santé publique : Nous voulons faire une preuve de concept de l’intérêt de l’approche « wastewater based epidemiology » à l’occasion de la crise COVID19 mais, compte tenu du caractère indicateur des eaux usées, il s’agit de mettre en œuvre un réseau pérenne, maillé sur tout le territoire, pour suivre des indicateurs microbiologiques, auxquels pourraient s’adjoindre également d’autres indicateurs déjà suivis (molécules chimiques métaux lourds, pesticides, drogues…). Cette approche comprend la conception d’ « aquathèques » qui nous permettraient de faire des études rétrospectives. Si de telles banques avaient existé (sur 6 mois glissant par exemple), nous aurions été en état de dater beaucoup plus précisément l’arrivée sur SARS CoV2 sur le territoire, à l’instar de ce qui a été fait en Espagne ou en Italie » finalise le Professeur Vincent Maréchal.

Pérennité du projet et enjeux : Pour la question du suivi épidémiologique, les scientifiques du projet OBEPINE espèrent consolider leur réseau et le maintenir dans le temps. « Ce réseau de surveillance va bien au-delà du coronavirus : toute la difficulté et l'enjeu c'est d'arriver à le pérenniser. Nous pourrions avoir un suivi réel de manière élargie des maladies émergentes car nous pouvons retrouver des indicateurs dans les eaux usées », estime Sébastien Wurtzer (48).

A l'issue de ce projet, un rapport complet sur les performances, les améliorations à apporter et sur les difficultés opérationnelles rencontrées est attendu. Ces éléments permettront d'apprécier l'opportunité et les conditions de la mise en place d'un réseau pérenne d'alerte et de surveillance dans un contexte où les avis scientifiques s'accordent sur l'éventualité d'une résurgence de la pandémie de Covid19 dès cette année, et sur la possibilité de vagues saisonnières.

« À terme, l’ambition est de capitaliser sur cette expérience pour le suivi d’autres pathologies infectieuses. « Beaucoup de pathogènes se retrouvent dans les eaux usées, mais l’analyse microbiologique (virologique, bactériologique, parasitologique) des eaux usées n’a encore jamais été utilisée pour évaluer l’état sanitaire d’une population », souligne le Pr Vincent Maréchal. L'Académie de Médecine soutient cette idée et recommande la mise en place d’une surveillance systématique pour d’autres virus (myxovirus, rotavirus, virus respiratoire syncytial...) » (A).

Détection du SARS-CoV-2 dans les eaux usées : Unité COMETE (Covid Marseille environnemental testing expertise).  Constituée depuis début avril, la cellule COMETE, initialement mise en place pour décontamination des sites, et regroupant une trentaine de personnes dont des militaires formés aux techniques d'intervention NRBC (nucléaire, radiologique, bactériologique et chimiques), l’unité a ensuite développée une compétence en détection du SARS-CoV-2 dans les eaux usées, dans le cadre de la veille sanitaire et de l’anticipation du risque collectif.

« A ce jour l’unité a effectué plus de 8000 prélèvements de surfaces, d’air ou d’effluents. Les eaux usées sont collectées sur 2 points de prélèvement. Les analyses quantitatives permettent de suivre les taux d’excrétion représentatifs de 600.000 habitants d’un côté et sur un autre collecteur proche les 400.000 autres habitants. Le seuil de détection correspond à l’équivalent de 0.4% : si 1.600 personnes sont excrétrices du virus, le test est positif. Ces prélèvements quotidiens permettent de tracer des courbes et sont prédictifs avec environ 6 jours d’avance de la reprise (augmentation des taux de l’ARN viral) ou de l’amélioration (réduction de taux de l’ARN viral) de la situation épidémique avec une bonne corrélation des cas, des hospitalisés etc.

Les prélèvements peuvent se faire par quartier permettant de construire une vraie cartographie COVID de la ville. Il a été constaté que, lors du départ des touristes de la ville, fin août, les taux ont significativement chuté, que certains quartiers sont plus « excréteurs » que d’autres. Au niveau des établissements, nous avons une stratégie qui nous permet même d’identifier la personne source, de l’isoler et de faire de la prévention primaire en évitant une diffusion massive au sein d’un établissement.

L’unité COMETE assure actuellement le suivi de 80 EPAHD à une fréquence d’un prélèvement par semaine.

Certains croisiéristes comme la compagnie du PONANT (lien), après avoir été formés par les équipes de l’unité COMETE, sont autonomes et en capacité d’analyser les eaux usées de leurs bateaux pendant la croisière, de faire des analyses des surfaces, voire même des tests auprès de leurs voyageurs pendant la croisière.

Il pourrait également être envisagé que les eaux usées des avions ou éventuellement des bus longue distance soient testées afin de remonter à la source et identifier des cas. » (lien)

L'équipe COMETE a réalisé la semaine passée (sic):

  • 377 prélèvements surfaciques.
  • 107 prélèvements dans les eaux usées.

Intérêt de la WBE appliquée à la pandémie COVID-19

Le nombre de projets de recherche et d'études pilotes actuellement prévus ou en cours dans le monde augmente rapidement.

Trois articles de revue actuels traitent de nombreux problèmes complexes entourant l'application de la WBE au suivi des maladies infectieuses (Covid-19 en particulier (49) (50); (51)).

Une évaluation théorique de la faisabilité et de la surveillance des coûts de WBE pour Covid-19 à grande échelle est présentée par Hart et Halden (52).

Le caractère prédictif de la détection du SARS-CoV-2 et de sa charge virale a été confirmé notamment par deux études : La première, conduite à Barcelone, démontre que le virus était présent dans les eaux usées 41 jours avant la détection du premier cas autochtone de COVID.  Une étude italienne suggère quant à elle que l’ARN du SARS-Cov-2 était présent dans les eaux usées de Milan, Turin (18 décembre 2019) et Bologne (29 janvier 2020) bien avant que ne soit décrit le premier cas italien (20 février 2020).

Les intérêts de la détection du SARS-CoV-2 dans les eaux usées sont multiples :

  • Approche complémentaire à la surveillance clinique et épidémiologique conventionnelle.
  • WBE comme détecteur de signaux faibles.
  • Surveillance de la variation génotypique du SARS-CoV-2.
  • Amplification de la valeur des tests individuels, aide à la décision en matière de politiques publiques sanitaires.
  • Diminution de l’intensité, et de l’étendue d’une reprise épidémique.
  • Détermination de la population non infectée
  • Renforcement de la transparence et désamorçage des controverses éventuelles.
  • Amélioration des connaissances en termes d’épidémiologie des maladies infectieuses.
  • Surveillance de l’efficacité des traitements d’éradication du SARS-CoV-2 dans les eaux usées.
  • Diminution de la demande en tests individuels.
  • Surveillance de biomarqueurs

Intérêt plus large de la WBE dans la surveillance des maladies infectieuses émergentes : Vers une gestion de la santé basée sur la population ?

La surveillance des eaux usées (c'est-à-dire la surveillance des maladies via les effluents humains) représente un complément précieux aux approches cliniques. Étant donné que les eaux usées sont relativement peu coûteuses et faciles à collecter et peuvent être surveillées à différents niveaux d’agrégation de la population selon les besoins, la surveillance des eaux usées peut offrir une vue en temps réel et rentable de la santé d’une communauté, indépendante des biais associés à la notification des cas. La mise en place de réseaux nationaux et régionaux de surveillance des eaux usées permettrait le suivi de tous les germes à circulation fécale – virus des gastro-entérites hivernales, bactéries multirésistantes aux antibiotiques, etc.

Cette organisation permettrait d’utiliser les installations existantes. Enfin, nous pourrions ainsi imaginer, dans un futur proche, utiliser les eaux usées pour évaluer la santé d’un « macrobiote collectif » qui ferait écho aux microbiotes intestinaux individuels, dont l’importance en santé humaine n’est aujourd’hui plus à démontrer.

 

  1. La difficulté de mise en place : non harminisation des mesures

La lutte contre la Covid-19 nécessitera le développement considérablement accéléré d'un arsenal d'outils dans un large éventail de disciplines dans les sciences, la médecine et l'ingénierie.

Les progrès du WBE nécessiteront à eux seuls une collaboration et une coordination non seulement au sein des disciplines individuelles, mais également entre des disciplines disparates qui sont traditionnellement séparées: chimistes analytiques, chimistes, biochimistes, ingénieurs environnementaux et civils, opérateurs de traitement des eaux usées, informaticiens, statisticiens, cliniciens, pharmacologues, les spécialistes des maladies infectieuses, les experts en santé publique, les microbiologistes (en particulier les virologues), les épidémiologistes, les spécialistes des sciences sociales, les psychologues et les experts en communication (en particulier en communication des risques), entre autres.

Projets fragmentés

Des dizaines de projets pilotes locaux de WBE ciblant Covid-19 ont été lancés ou planifiés dans des villes du monde entier

A ce jour, peu d'efforts ont été consacrés à la normalisation et aux études inter laboratoires (p. Des tests standardisés seraient essentiels pour promouvoir les comparaisons de toutes les données de surveillance (aux niveaux local, étatique, régional, national et transnational). Pourtant un système de collecte et de notification de données WBE fragmenté géographiquement poserait les mêmes problèmes que ceux qui affectent déjà certains réseaux de diagnostic clinique à l'échelle nationale (53).

Seules quelques coalitions ou efforts nationaux ont été lancés pour laCovid-19, trois exemples étant l'Australie (54), le Canada (55) et l'Espagne (56); le Centre commun de recherche de la Commission européenne et la direction générale de l'environnement évaluent la faisabilité d'un programme WBE à l'échelle de l'UE (57).

Nécessité d’une coordination nationale et internationale, et intégration de la WBE dans les projets scientifiques ; nécessité d’une base de données centralisée

La recherche et le développement nécessaires pour faire progresser la WBE dans la lutte contre Covid-19 bénéficieraient grandement d'une direction, d'une coordination et d'un financement gouvernemental nationaux et internationaux (58).

L'Organisation mondiale de la santé pourrait également jouer un rôle majeur. Un plan mondial unifié contribuerait également à minimiser les efforts redondants et à conserver les ressources. L'objectif ultime serait de développer des protocoles d'essai WBE normalisés, optimisés et de qualité garantie qui pourraient être mis en œuvre dans le monde entier, de manière optimale sous forme de réseaux nationalisés. Un projet de style Manhattan pourrait en effet être une métaphore appropriée de ce qui est nécessaire pour lutter contre Covid-19. Tout type de projet scientifique aussi important ((par exemple, Cahill et al (59) ; (60) doit envisager d'incorporer le WBE dans son spectre complet de stratégies potentielles.

Une base de données centralisée de toutes les publications et prépublications connues sur WBE, ainsi que de la littérature grise telle que des rapports, des dissertations, des pages Web et des reportages, s'avérerait extrêmement utile, telle celle que l'Organisation Mondiale de la Santé tient à jour une base de données de publications sur tous les aspects de Covid-19 et qu'elle comprend actuellement plus de 15 000 articles (61) ; (62), il serait souhaitable que cette base de données accueille également les publications relevant de la WBE.

Il existe des efforts qui se développent pour améliorer la collaboration et le soutien de la recherche WBE/Covid-19 (63) ; (64), ils pourraient être unifiés.

Un tel centre d'échange fournirait également une base de données actualisée des connaissances pertinentes pour tous les aspects de la surveillance des maladies infectieuses de la WBE (en se concentrant sur Covid-19 au début).

Nécessité de la science ouverte

Pour faciliter le développement de méthodologies harmonisées à l'échelle mondiale, les systèmes de surveillance propriétaires devraient être découragés. Un modèle open source est essentiel pour encourager une large adoption et minimiser les coûts.

 

  1. Implications sociétales

Un aspect particulièrement important de la communication concerne la perception du risque par le public. Lorsque la WBE est appliqué à la surveillance des maladies infectieuses, la clarté est essentielle en ce que la WBE n'est pas utilisée pour surveiller les virions infectieux viables (communément appelés virus « vivants » et qui doivent plutôt être déterminés par un test traditionnel à base de plaques), mais plutôt pour surveiller les restes de particules virales qui servent d'indicateurs définitifs d'infections actives. Cette distinction est importante pour éviter que le public ne s'inquiète de la croyance erronée que le virus « vivant » sévit dans les eaux usées et pourrait être rejeté dans les eaux de surface.

L'application de WBE peut être étendue au-delà de ses limites actuelles qui ont été imposées par la vie privée, l'éthique et les préoccupations juridiques (limites reconnues dans les applications préexistantes de WBE pour la surveillance des drogues illicites) ((65) ;(66)).

Les outils de surveillance numérique développés en réponse à la pandémie COVID-19 fournissent plusieurs exemples de résultats sociaux involontaires, y compris la violation de la vie privée individuelle et l'introduction du potentiel de « dérive de mission », c'est-à-dire l'utilisation de données en dehors du but original.

En Corée du Sud, les téléphones mobiles ont reçu des alertes du gouvernement avec des détails sur les patients chaque fois qu'un nouveau cas infectieux apparaissait, conduisant au doxxing et à la cyberintimidation (67), tandis que l'Allemagne a basculé vers une approche décentralisée du stockage des données dans les applications de recherche de contacts après que la centralisation ait fait face à une forte opposition du public (68).

De plus, il a été démontré que la surveillance sous ses nombreuses formes (télévision en circuit fermé, géolocalisation du téléphone mobile et surveillance des transports, de l'utilisation des médias sociaux et des transactions financières) exacerbe et aggrave les inégalités sociales existantes, là où les groupes défavorisés sont fortement surveillés((69); (70)).

Les rapports de presse indiquent qu'en dehors de Wuhan, le SRAS-CoV-2 a parcouru le monde par l'intermédiaire de transporteurs socio-économiquement privilégiés. Pourtant, la pandémie a montré comment les disparités sociales et socio-économiques d'une nation augmentent le fardeau de la maladie pour les personnes en situation de précarité façonnée par la race, l'âge et le revenu (71). La surveillance des maladies des eaux usées pourrait compléter la surveillance déjà à laquelle ces groupes font face. Des programmes intégrés de surveillance des eaux usées doivent être développés pour répondre à la fois aux problèmes de confidentialité et d'inégalité. Par exemple, la surveillance des eaux usées peut être conçue pour collecter les agrégats et pas de données granulaires au niveau des ménages.

Enfin, les sites d'échantillonnage en amont pour la surveillance générale devront être choisis pour ne pas renforcer les inégalités et pour refléter des données démographiques compatibles avec la variabilité socio-économique existante. Sinon, les populations vulnérables pourraient faire l'objet d'une sur-surveillance et de politiques restrictives pouvant l'accompagner.

Une surveillance ciblée des communautés à haut risque doit être divulguée et coordonnée avec la disponibilité d'interventions telles que des tests cliniques et des traitements pour réduire la charge de morbidité. Dans certaines communautés, l'accès à l'assainissement est limité à ceux qui ont des moyens plus élevés qui récolteraient alors de manière disproportionnée les avantages de santé publique d'une surveillance centralisée. Plus important encore, le succès de la surveillance exige la légitimité du public et la confiance dans ces mesures. Sinon, les autorités de régulation peuvent être témoins de la résistance du public à des méthodes créatives et inhabituelles.

Par exemple, certaines personnes qui se méfient déjà de la surveillance gouvernementale peuvent installer des toilettes ou des toilettes pour éviter la saisie de données. Des stratégies de gestion efficaces basées sur des données sur les eaux usées seraient aveugles aux risques introduits par ceux qui ont les moyens de « se retirer » de la surveillance des eaux usées.

La surveillance intégrée des eaux usées ne doit pas être entreprise unilatéralement par les organismes de réglementation et l’industrie privée, mais doit inclure en substance divers représentants de l’intérêt public et des citoyens.

 

Conclusion

La récente épidémie mondiale de SRAS-CoV-2 a mis en évidence le manque de connaissances sur les CoV dans le domaine des eaux usées et des stations d'épuration.

Un pourcentage de 15 à 83% des patients infectés par le SRAS-CoV-2 ont un ARN viral détectable dans les selles, même en l'absence de symptômes gastro-intestinaux ou de diarrhée.

La surveillance des eaux usées (c'est-à-dire la surveillance des maladies via les effluents humains) représente un complément précieux aux approches cliniques. Étant donné que les eaux usées sont relativement peu coûteuses et faciles à collecter et peuvent être surveillées à différents niveaux d’agrégation de la population selon les besoins, la surveillance des eaux usées peut offrir une vue en temps réel et rentable de la santé d’une communauté, indépendante des biais associés à la notification des cas.

Pour le SRAS-CoV-2 et d'autres agents pathogènes, il est possible d’envisager :

  • Un système global de surveillance des eaux usées au niveau d'une station d'épuration
  • Une surveillance exploratoire ou de confirmation du système d'égouts à l'échelle du quartier pour identifier ou confirmer les grappes d'infection ou évaluer l'impact de mesures de contrôle là où la transmission a été établie.

La mise en œuvre nécessitera la construction d'un cadre avec les agences gouvernementales collaboratrices, les services publics ou privés et les organisations de la société civile pour une utilisation appropriée des données collectées à partir des eaux usées, l'identification d'une échelle appropriée de collecte et d'agrégation d'échantillons pour équilibrer les problèmes de confidentialité et le risque de stigmatisation avec la préservation de la santé publique, et la prise en compte des implications sociales de la surveillance des eaux usées.

Auteur(s): Dr Bénédicte Helfer pour FranceSoir


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