Une nouvelle étude publiée sur le serveur de préimpression medRxiv * en mai 2020 montre que si le virus à l'origine du COVID-19 peut être présent dans les eaux usées et les rivières, l'agent biologique est généralement dépourvu de vitalité et incapable de provoquer une infection active. Cela devrait apporter un certain soulagement aux autorités de santé publique dans leur quête pour contenir le virus.
Sommaire
Évaluation de la propagation via l'épidémiologie basée sur les eaux usées
La propagation d'une rapidité effrayante, presque occasionnelle, du syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SRAS-CoV-2), qui provoque la maladie pneumonique COVID-19, a secoué les nerfs de nombreuses personnes. La facilité avec laquelle cette maladie se propage et le taux de mortalité relativement élevé, en particulier chez les malades et les personnes âgées, ont accru la perception du public des risques posés par les contacts sociaux.
La détection de particules virales dans les eaux usées est non seulement cruciale pour le confinement du virus, mais aussi l'évaluation de la propagation de l'infection – l'épidémiologie basée sur les eaux usées. En effet, la méthode conventionnelle de mesure de la propagation, basée sur des patients symptomatiques, laisse de côté les individus infectés asymptomatiques qui constituent une partie considérable de la population infectée.
L'approche actuelle est basée sur l'observation que le virus vit pendant une période significative dans des échantillons fécaux de patients infectés. Dans cette optique, l'identification et la quantification de l'ARN viral dans les eaux usées avant traitement pourraient indiquer avec précision la prévalence de l'infection dans la population.
Les inconnues dans cette situation incluent le temps de persistance des coronavirus, qui sont des virus enveloppés, et donc moins robustes; et comment ils se répandent dans l'eau collectée et traitée par le réseau d'assainissement. Certaines études ont montré récemment que le virus pouvait être non seulement présent mais également infectieux dans les eaux usées traitées.
Comment l'étude a-t-elle été réalisée?
La présente étude a eu lieu dans le nord de l'Italie, qui a connu la flambée d'infection la plus ancienne et la plus importante. Au 27 avril 2020, il y avait 200 000 cas, avec un taux d'infection inhabituellement élevé qui était le double de celui du reste de l'Italie.
Les chercheurs avaient quatre objectifs:
- Détecter la présence du virus et découvrir l'efficacité de ces plantes à diminuer ou à éliminer la charge virale
- Testez la vitalité du virus avant et après son passage dans les stations d'épuration pour trouver sa persistance intrinsèque
- Comparer les souches trouvées dans ces échantillons à celles obtenues de patients malades dans la même zone et dans différents sites mondiaux
- Recherchez l'ARN viral dans les rivières en aval de la zone métropolitaine
Les chercheurs ont recherché la présence de SARS-CoV-2 dans des échantillons d'eaux usées brutes et traitées de 3 stations d'épuration. Celles-ci couvraient une zone métropolitaine entière, dont certaines parties avaient une forte densité de population et étaient fortement urbanisées.
Nouveau coronavirus SARS-CoV-2 Micrographie électronique à balayage colorisée d'une cellule VERO E6 (violet) présentant des projections cellulaires allongées et des signes d'apoptose, après infection par des particules de virus SARS-COV-2 (rose), qui ont été isolées à partir d'un échantillon de patient. Image capturée au NIAID Integrated Research Facility (IRF) à Fort Detrick, Maryland. Crédits: NIAID
Les échantillons ont été prélevés dans 3 stations d'épuration, chacune drainant et traitant environ 11 m3 d'eaux usées d'environ 2 millions de personnes, en utilisant des traitements secondaires et tertiaires. Ils se sont vidés dans deux rivières.
Tous les échantillons ont été prélevés le 14 avril et le 22 avril 2020, à 13 h 00. Une extraction et une détection virales par RT-PCR ont été effectuées, à la recherche de l'une des six souches du nouveau coronavirus, du gène ORF1ab et du gène E.
Le séquençage du génome entier et l'assemblage du génome ont été effectués, suivis d'une analyse phylogénétique.
La vitalité du virus a été réalisée en culture cellulaire.
SARS-CoV-2 dans les échantillons d'eaux usées
Les échantillons d'eaux usées brutes de toutes les usines de traitement ont montré la présence du virus le 14 avril 2020, mais un seul échantillon le 22 avril 2020. Après le traitement, aucun échantillon n'a retourné de résultats positifs. Cela montre que les traitements ont été efficaces pour réduire la charge virale presque entièrement jusqu'à 4 log 10 pour de nombreux types de virus, et dans le cas du SRAS-CoV-2, par une réduction de 100 fois par rapport à une valeur initiale de 1 x 107 dans l'échantillon brut.
La mise en garde est que la présence d'un faible nombre de copies virales ne peut être exclue en dessous de la sensibilité de la réaction multiplex. En fait, l'adaptation des protocoles pour permettre la concentration de virus à partir d'échantillons environnementaux et la quantification de l'ARN.
Si seules les concentrations entrantes étaient examinées, une concentration de 50 à 1 500 copies du gène de la nucléocapside / ml était obtenue. Étant donné que le kit de PCR utilisé avait un niveau de sensibilité de 1 000 copies virales / ml, cela indique que les eaux usées de la région métropolitaine étaient fortement contaminées.
Les échantillons prélevés huit jours plus tard dans les entrées des plantes ont montré que la charge virale avait probablement diminué car les échantillons n'étaient plus positifs.
Comment les résultats des eaux usées ont-ils été interprétés?
Les tendances quotidiennes de l'incidence dans les provinces couvertes par la présente étude ont montré que les deux avaient des tendances et des ampleurs similaires. Le nombre de cas a commencé à augmenter fin février 2020, a culminé au cours de la seconde moitié de mars 2020 et a lentement diminué par la suite. Ces données, provenant du service national d'enquête, sont limitées par la non-standardisation des efforts de collecte, ce qui pourrait affecter la capacité de relier les eaux usées et les résultats cliniques et épidémiologiques.
La similitude entre les données de l'étude et les données de l'enquête suggère cependant la faisabilité de cette approche pour estimer la propagation et la prévalence de l'infection. Il convient de noter qu'à cette fin, des approches plus sensibles sont nécessaires pour la PCR quantitative en concentrant les échantillons viraux.
Même s'il y avait un nombre élevé de copies d'ARN dans les échantillons, la vitalité du virus dans les échantillons bruts et traités était insignifiante. Les cultures cellulaires ont montré un manque d'effets cytopathiques à 48 et 72 heures après l'inoculation. Il est connu que les virus enveloppés perdent leur pouvoir infectieux dans les eaux usées plus rapidement que les virus non enveloppés, et en particulier lorsqu'il y a une activité enzymatique libre ou s'il y a des protozoaires ou des métazoaires dans l'eau, qui s'attaquent à ces microbes.
Les coronavirus survivent également plus longtemps à des températures froides, jusqu'à 36 heures à 10 ° C, mais seulement environ 7-13 heures à 23-25 ° C. Dans la présente étude, l'arrivée de matières fécales à la station d'épuration n'a pas été effectuée plus de 6 à 8 heures après leur passage de l'hôte. La période de collecte s'est également déroulée pendant une période de douceur, qui a empêché la survie du virus au point d'atteindre les plantes.
Dans l'ensemble, il semblerait que le contact accidentel avec les eaux usées sous forme d'aérosols ou de gouttelettes ne comporte pas de risque d'infection dans cette étude.
SARS-CoV-2 dans des échantillons de rivière
La même tendance a été trouvée dans les échantillons de la rivière – les deux ont montré la présence du virus le 14 avril mais un seul échantillon le 22 avril. Les chercheurs expliquent pourquoi le virus était présent dans l'eau de la rivière malgré son absence dans les eaux usées traitées, par l'hypothèse que la surface de l'eau du fleuve contenait une dose d'eaux usées brutes. Comme la période d'échantillonnage a coïncidé avec une longue sécheresse inattendue, la concentration de cette aliquote a probablement été exacerbée, disent-ils.
L'eau non traitée pourrait provenir des eaux usées domestiques, qui ne se sont pas écoulées dans le système d'égouts principal et de là jusqu'à la station d'épuration, ou il se pourrait que les eaux de ruissellement urbaines et les eaux usées domestiques n'aient pas été correctement séparées, ce qui a entraîné des débordements d'égouts combinés (OSC).
Les OSC sont apparemment courantes en Europe centrale, où 70% des systèmes fonctionnent de cette façon. Aux États-Unis également, 40 millions de personnes ont des systèmes d'égouts similaires. Avec un système d'égouts combiné, les OSC sont habituelles pendant les saisons de fortes pluies, pour éviter que les stations d'épuration ne soient endommagées par des apports excessifs.
Pendant la sécheresse, les défaillances du système d'égouts peuvent également provoquer ce type de débordement. L'explication correcte doit être recherchée en utilisant des substances comme la caféine, qui proviennent des activités humaines, pour retracer l'origine des eaux usées domestiques non traitées.
Sur une note positive, la contamination de l'échantillon de rivière positif unique n'était pas un indicateur de risque infectieux en raison de la vitalité déficiente du virus récupéré.
Analyse phylogénétique des souches du SRAS-Cov-2
Un seul génome parmi ceux récupérés a été séquencé et était étroitement lié à un isolé à Milan le 3 mars 2020. Il y avait deux polymorphismes mononucléotidiques entre les souches. Cette souche fait partie du clade européen, ce qui indique qu'elle provient de la même source.
En quoi l'étude était-elle importante?
L'étude a détecté la présence du virus dans des échantillons d'eaux usées et des échantillons d'eau de rivière. En conséquence, l'étude conclut: «L'épidémiologie basée sur les eaux usées pour le SRAS CoV2 apparaît comme un outil prometteur pour la surveillance des tendances épidémiques pour compléter les données cliniques actuelles.»
De plus, la présence du virus dans les rivières signifie que les systèmes d'égouts actuellement utilisés ne sont que partiellement efficaces, reflétant une similitude entre les systèmes d'égouts européens et américains. Néanmoins, la faible vitalité signifie que le virus n'est guère pathogène, ce qui rend le risque infectieux négligeable.
*Avis important
medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne sont pas considérés comme concluants, guident la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou sont traités comme des informations établies.
