Les experts en santé publique suivent généralement les pics de grippe, de virus respiratoire syncytial (RSV) et de rhinovirus circulant dans une population grâce à des rapports hebdomadaires de laboratoires sentinelles. Ces laboratoires ne traitent que des échantillons de patients gravement malades, et cela peut prendre des semaines pour que les résultats entrent dans la base de données. Maintenant, pour la première fois, des chercheurs de l’Université de Stanford, en collaboration avec l’Université Emory et Verily Life Sciences, ont recueilli des lectures rapides et précises de toute une suite de virus respiratoires dans leur système d’égout local de Santa Clara.
Winnie Zambrana, étudiante diplômée du laboratoire Boehm, montre comment les échantillons d’eaux usées sont traités pour tester la présence de virus. (Crédit image : Harry Gregory)
Les eaux usées sont actuellement la seule source d’informations précises sur les taux de COVID-19 dans les communautés. Les tests PCR ne sont plus largement disponibles et la plupart des gens se tamponnent eux-mêmes à la maison où leurs résultats n’atteignent jamais les agences de santé publique.
Avant le COVID-19, les virus respiratoires n’avaient pas été suivis dans les eaux usées. La plupart des virus testés par les scientifiques dans cette étude n’avaient jamais été mesurés dans les eaux usées auparavant. Les résultats sont publiés dans le numéro du 22 mars de Le microbe lancette.
«Nous recueillons des preuves que les eaux usées peuvent être utiles pour de nombreuses cibles de maladies infectieuses au-delà du COVID-19, et qu’il s’agit d’une ressource vraiment précieuse pour comprendre la santé communautaire», déclare Alexandria Boehm, professeur de génie civil et environnemental à Stanford Engineering et au Stanford Doerr École de la durabilité. «Nous avons constaté que les concentrations d’ARN, la pierre angulaire des génomes des virus, de la grippe A et B, du RSV, du rhinovirus, du parainfluenza, du métapneumovirus et des coronavirus saisonniers dans les eaux usées suivent les tendances également observées dans les données cliniques des laboratoires sentinelles. Les possibilités semblent très infinies à ce stade.
Boehm envisage un avenir où les communautés pourraient continuellement tester les eaux usées pour toutes sortes de virus. Avec des rapports de virus à la minute près, calculer notre risque de grippe ce jour-là serait aussi simple que de vérifier les prévisions météorologiques locales pour la pluie.
Au-delà de la COVID-19
Les crachats, le mucus, les excréments et l’urine pénètrent tous dans les eaux usées chaque fois que nous utilisons un drain dans la maison ou au bureau, transportant des virus et des bactéries. Lorsque les chercheurs prélèvent un échantillon d’eaux usées, ils obtiennent un échantillon biologique géant de l’ensemble de la population qui tire la chasse d’eau, crache du dentifrice et prend une douche. Cet échantillon contient des contributions de tous les individus, même ceux qui peuvent être légèrement malades ou même asymptomatiques.
Si la station d’épuration locale traite les eaux usées d’une ville d’un million d’habitants, un seul échantillon fournit aux scientifiques des informations sur toutes ces personnes. Les chercheurs peuvent voir les maladies infectieuses qui circulent dans la population et observer comment les infections évoluent au fil du temps dans la communauté.
Étant donné que les eaux usées sont une source idéale pour étudier les cas de COVID-19, Boehm et ses collègues ont décidé de voir s’ils pouvaient également utiliser les eaux usées pour comprendre la circulation d’autres virus respiratoires. «Cela nous a motivés à faire cette étude et à développer des tests pour tous ces différents virus respiratoires et à voir s’ils suivaient les données disponibles pour l’État de Californie sur la circulation de ces virus dans des échantillons cliniques», explique Boehm.
L’équipe de Boehm a découvert que les concentrations de virus mesurées dans les eaux usées locales correspondaient aux données cliniques de l’État de Californie sur les taux d’infection relatifs des virus. En d’autres termes, lorsque les données de l’État suggéraient qu’il y avait beaucoup de personnes souffrant d’infections saisonnières à coronavirus, ces pics se sont également manifestés dans les eaux usées.
“Cela suggère que les eaux usées peuvent être utilisées pour comprendre la circulation de ces virus respiratoires à une échelle plus locale qu’au niveau de l’État avec les informations cliniques”, explique Boehm. “De plus, les résultats sur la circulation du virus peuvent être en temps réel.”
Rapide et facile à mettre en œuvre
Le groupe de Boehm gère un programme régulier de surveillance des virus des eaux usées avec une équipe de l’Université Emory et de Verily Life Sciences. La mise en place de tests pour les nouveaux virus dans le programme est simple avec l’infrastructure d’échantillonnage et de test déjà en place. Les chercheurs prélèvent simplement les mêmes échantillons et leur appliquent différents tests pour obtenir des informations sur davantage de virus respiratoires, comme la grippe.
Les données sur les eaux usées peuvent être disponibles dans les 24 heures suivant la collecte d’un échantillon – plus rapidement que les responsables de la santé publique ne peuvent mettre la main sur des données cliniques. À cette vitesse, les services de santé publique peuvent promouvoir des vaccinations en temps opportun, concevoir des campagnes d’éducation et envoyer des avertissements aux personnes vulnérables sur les précautions qu’elles pourraient prendre pour éviter d’attraper une maladie spécifique.
Les données en temps réel pourraient également aider les médecins à prendre des décisions concernant les tests et les traitements. Si un médecin sait qu’il n’y a pas de grippe, il n’a pas besoin de faire perdre son temps et son argent à un test de dépistage de la grippe. Les directeurs d’hôpitaux pourraient utiliser des informations plus précises sur les virus pour aider à stocker des produits thérapeutiques à l’hôpital s’ils anticipent une épidémie.
“Nous envisageons quelque chose de similaire à un bulletin météo où chacun pourrait prendre ses propres décisions en fonction de ses propres niveaux de risque qu’il est prêt à prendre et aussi de sa propre santé”, explique Boehm. “Une personne qui suit une chimiothérapie pourrait prendre ses propres décisions concernant le masquage ou aller à l’épicerie, en fonction de sa compréhension des maladies qui circulent dans la communauté.”
Boehm espère que cette étude motivera davantage de chercheurs à rechercher ces cibles de maladies infectieuses dans les eaux usées à travers le pays. “Je pense qu’il est vraiment important de montrer que cela fonctionne dans plus d’un endroit, ce que je m’attends à ce que ce soit le cas”, déclare Boehm.
Une fois que Boehm et ses collègues sont convaincus qu’un virus qu’ils mesurent peut être utile et significatif, ils peuvent l’intégrer dans leur projet plus vaste WastewaterSCAN data.wastewaterscan.org. “L’un des aspects les plus excitants de la surveillance des eaux usées est la rapidité avec laquelle nous pouvons mettre nos innovations en pratique”, déclare Marlene Wolfe, BA ’11, co-auteur de l’étude et professeur adjoint de santé environnementale à l’Université Emory, “parce que nous sommes travaillant déjà avec les services publics et les services de santé publique à travers le pays, nous pouvons introduire de nouveaux tests très rapidement une fois que nous aurons la preuve que les données sur les eaux usées reflètent les niveaux de maladie de la communauté.
L’équipe de recherche étudie déjà la faisabilité de surveiller davantage de cibles de maladies infectieuses dans les eaux usées, y compris d’autres virus respiratoires et gastro-intestinaux tels que les norovirus, les adénovirus et les entérovirus. Ils travaillent également en étroite collaboration avec les responsables de la santé publique pour identifier davantage de virus, de champignons et de bactéries à étudier, explique Boehm. “Nous devons simplement continuer à faire des recherches et à explorer jusqu’où nous pouvons mener la surveillance des eaux usées pour les cibles de maladies infectieuses.”
