Du COVID au microbiome intestinal : comment les eaux usées servent à surveiller le bien-être humain

Les études qui analysent les eaux usées sont devenues un outil de surveillance de la grippe, du COVID et du monkeypox ou Mpox, entre autres infections / Erik Jepsen / UCPA

Depuis le début de l'épidémiologie moderne, la surveillance environnementale des agents pathogènes s'est faite par la surveillance des eaux usées . Il a été principalement utilisé pour suivre les germes qui ont une transmission féco-orale. Mais de nouvelles études montrent que c'est aussi un outil qui peut être utile pour suivre d'autres types de maladies, comme la grippe , le COVID et le monkeypox ou Mpox .

Une équipe de scientifiques dirigée par Joshua Levy et Kristian Andersen, du Scripp Institute for Translational Research à La Jolla, Californie, États-Unis, a souligné l'importance de renforcer les études sur les eaux usées dans le monde. Comme ils l'ont indiqué, ils permettent d'observer une grande diversité d'agents pathogènes dans les matières fécales et de détecter précocement les épidémies.

La surveillance des eaux usées est un système de suivi passif et anonyme : elle permet d'avoir un instantané équitable de ce qui se passe dans la santé de la communauté/Archive

"Aujourd'hui, les eaux usées sont un élément essentiel de la surveillance des maladies infectieuses, fournissant une image spécifique aux variantes et représentative de la communauté des tendances de santé publique qui capture les liens de propagation et de transmission d'agents pathogènes auparavant non détectés", ont-ils écrit dans un article de la revue Science .

Au cours des dernières années, des progrès analytiques et de laboratoire ont été réalisés pour identifier les différents agents pathogènes présents dans les eaux usées.

D'une part, les maladies infectieuses sont surveillées en testant et en séquençant des échantillons de personnes atteintes. "La surveillance des agents pathogènes implique généralement l'échantillonnage d'individus infectés, ce qui nécessite une vaste acquisition d'échantillons, des tests cliniques et un séquençage coordonné entre différents centres et laboratoires", ont-ils déclaré.

Des chercheurs des États-Unis soulignent que les tests de soins cliniques continueront d'être essentiels pour diagnostiquer les infections, mais la surveillance des eaux usées devrait également être renforcée/REUTERS/Dado Ruvic/Illustration/File Photo

Ils ont poursuivi: «Ce type de surveillance clinique est coûteux, prend du temps et est sujet à des biais en raison des disparités dans la participation du public et de la fréquence des tests et du séquençage, ce qui peut limiter la préparation et la réponse organisationnelles.» réponse de santé publique aux épidémies, en particulier dans les communautés mal desservies.

"Alors que la surveillance clinique continuera d'être essentielle pour répondre aux maladies infectieuses, les approches basées sur les eaux usées permettent une surveillance rapide et rentable, même dans les angles morts actuels", ont-ils souligné.

La surveillance des eaux usées permet une détection rapide des agents pathogènes et la quantification de la prévalence dans la communauté. Les concentrations d'agents pathogènes permettent d'estimer avec précision la prévalence (le nombre d'infections actuelles dans la population).Comme les tendances des eaux usées précèdent souvent les détections cliniques correspondantes, elles peuvent permettre une détection précoce.

Kristian Andersen est l'un des scientifiques qui a rédigé l'article sur l'importance de la surveillance des eaux usées dans le magazine Science / Don Boomer.

Les eaux usées peuvent être utilisées pour suivre la dynamique des maladies infectieuses du niveau communautaire au niveau du bâtiment, et à partir de sources allant des égouts et des usines de traitement des eaux usées aux eaux de surface et aux sources ponctuelles (p. ex. lieux d'accumulation naturelle).

Dans de nombreux pays, les usines de traitement des eaux usées collectent déjà des échantillons composites d'eaux usées (prélevés régulièrement tout au long de la journée) qui peuvent être analysés pour obtenir des informations essentielles sur la prévalence locale des agents pathogènes. Ces données permettent des interventions de santé publique.

Dans les zones dépourvues d'infrastructures d'assainissement centralisées, des méthodes similaires peuvent être utilisées pour étudier les échantillons d'eau de surface et les sources ponctuelles, bien que des considérations supplémentaires de topographie, d'accumulation d'eau et de débit soient nécessaires pour maximiser la taille du bassin.

La surveillance des eaux usées est complétée par un séquençage génomique qui permet d'identifier des variants pathogènes / Devin Bowes

"Cependant, pour comprendre les déterminants de l'incidence des agents pathogènes, y compris les changements mutationnels, les introductions de variantes ou les agents pathogènes émergents, le séquençage génomique est nécessaire", ont-ils averti.

Pendant la pandémie de coronavirus, des analyses basées sur le séquençage des eaux usées ont permis la détection précoce de variants émergents, l'estimation de leur prévalence, l'identification de l'impact de mutations spécifiques, entre autres paramètres.

La facilité de partage des données de séquençage permet une analyse collaborative des tendances des pathogènes dans le monde. Cette possibilité améliore la préparation et éclaire les orientations de santé publique.

De nouveaux outils de surveillance peuvent également détecter des parasites tels que Plasmodium falciparum, qui cause le paludisme/File

Bien que les approches sélectives soient excellentes pour suivre les agents pathogènes connus, elles n'examinent qu'une petite fraction des microbes présents dans les eaux usées. Pour une étude plus large des agents pathogènes, des méthodes de séquençage métagénomique et métatranscriptomique non sélectives peuvent être utilisées pour identifier tout ADN ou ARN microbien circulant.

Un seul échantillon peut indiquer la présence de virus tels que le monkeypox et la grippe, identifier des souches de bactéries pathogènes et résistantes aux antibiotiques, détecter des parasites protistes tels que Plasmodium falciparum (la cause du paludisme) et rechercher de nouveaux agents pathogènes. , bien que les méthodes standard puissent pas être suffisamment sensible pour détecter des agents pathogènes rares.

"Aller vers une surveillance plus équitable et durable nécessitera un développement supplémentaire d'écosystèmes scientifiques locaux et autosuffisants grâce au développement de méthodes de laboratoire et de calcul et à la formation, au renforcement des capacités et au soutien financier des entreprises scientifiques nationales", ont déclaré les scientifiques. .

Les études sur les eaux usées ont le potentiel de révéler des changements dans le microbiome intestinal humain / Devin Bowes, Arizona State University

L'expansion des activités de séquençage métagénomique et multipathogène des eaux usées permet une détection et une caractérisation génomique approfondies des agents pathogènes, y compris la contamination environnementale par la bactérie Vibrio cholerae (la cause du choléra) dans des endroits sans traitement efficace des eaux usées, les rotavirus transmis par les humains et les bovins (causant des gastro-entérites chez les enfants ); et les poliovirus dérivés de vaccins récemment observés à Londres et à New York.

Au-delà des agents pathogènes infectieux, "les eaux usées ont également le potentiel de révéler des changements dans le microbiome intestinal humain, qui ont été corrélés à un large éventail de problèmes de santé et de risques de maladie", ont-ils rapporté.

C'est maintenant l'occasion de tirer parti de l'élan pour former l'épine dorsale des futures capacités de surveillance et des écosystèmes scientifiques du monde entier. Des réseaux mondiaux de surveillance qui encouragent le partage équitable de la technologie, le partage des données et l'exploration collective de la diversité microbienne, tant humaine que zoonotique, seront nécessaires pour aider à détecter les épidémies potentielles et les risques de propagation.

Les auteurs ont reçu des subventions des National Institutes of Health (NIH), du National Center for the Advancement of Translational Sciences et des Centers for Disease Control and Prevention.

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