Erik Jepsen
Table des matières
Principaux points à retenir
- L’analyse des eaux usées pour détecter la COVID-19 est un moyen efficace de suivre les épidémies potentielles.
- Grâce à une méthode améliorée, ce type de surveillance peut être réalisé plus rapidement, plus efficacement et à moindre coût.
- L’amélioration du procédé permet de tester chaque jour des dizaines d’échantillons provenant d’égouts et de stations d’épuration plutôt qu’une poignée seulement.
- Des tests rapides des eaux usées peuvent également être utilisés pour détecter et suivre d’autres épidémies virales à l’avenir.
Au début de la pandémie, les scientifiques se sont tournés vers les eaux usées comme système d’alerte pour les épidémies de COVID-19. L’analyse d’échantillons d’eaux usées pour détecter la présence du virus s’est avérée utile pour identifier un bâtiment ou une zone où la COVID-19 est déjà présente, même si les porteurs sont asymptomatiques. Cette méthode a été mise en œuvre partout, des universités aux communautés locales.
Mais cette méthode présente un défaut majeur : sa rapidité. Une équipe de la faculté de médecine de l’Université de Californie à San Diego (UCSD) a trouvé un moyen d’accélérer le processus de détection et de fournir des données précises plus rapidement.
Le processus initial était lent car les échantillons d’eaux usées ou d’eaux usées sont dilués et doivent être concentrés, ce qui nécessite de nombreuses étapes et utilise beaucoup de ressources, explique à Health Life Guide Smruthi Karthikeyan, PhD, ingénieur environnemental et chercheur postdoctoral à la faculté de médecine de l’UCSD. Karthikeyan est l’auteur principal d’un rapport sur le processus publié ce mois-ci dans la mSystems .
Accélérer le processus
Contrairement à un prélèvement nasal, qui prélève un petit échantillon de mucus, un échantillon d’eaux usées provenant d’un égout ou d’une station d’épuration est dilué après avoir été mélangé à tout ce qui est passé dans les égouts.
Les échantillons d’eaux usées doivent être concentrés pour que le SARS-CoV-2, le virus responsable de la COVID-19, soit plus facile à détecter s’il est présent. Mais il fallait une méthode plus rapide pour concentrer ces échantillons et trouver l’ARN du virus. Les chercheurs souhaitaient spécifiquement trouver une méthode qui pourrait être appliquée simultanément à de nombreux échantillons et qui pourrait fournir des résultats précis le jour même.
Pour accélérer le processus, Karthikeyan et son équipe ont eu recours à une assistance robotique dont elle disposait déjà dans son laboratoire. Avant le début de la pandémie, ses recherches portaient sur le microbiome intestinal, un domaine d’étude qui comprend également l’examen d’échantillons d’eaux usées. En modifiant ce système, ils ont pu extraire rapidement l’ARN des échantillons d’eaux usées et effectuer une réaction en chaîne par polymérase (PCR) pour rechercher les gènes caractéristiques de la COVID-19.
Dans les systèmes précédemment utilisés pour la surveillance des eaux usées, les échantillons d’eau étaient concentrés à l’aide de méthodes de filtration ou de précipitation, ce qui nécessitait du temps et de nombreuses ressources pour effectuer les tests.
Ce système à haut rendement utilise plutôt des billes magnétiques qui se lient de préférence aux fragments du virus, explique Karthikeyan. Le processeur robotisé récupère ensuite les billes à l’aide d’une tête magnétique, laissant tout le reste derrière lui.
« De cette façon, vous ne sélectionnez que le virus et ne récupérez pas tous les éléments indésirables », explique-t-elle. « Cela augmente vos chances de trouver le virus même dans un système dilué. » Les échantillons concentrés sont ensuite testés pour trois cibles génétiques différentes sur le génome de la COVID-19 à l’aide d’un test PCR.
Qu’est-ce que le criblage à haut débit ?
Le criblage à haut débit utilise des équipements automatisés pour tester rapidement des milliers, voire des millions d’échantillons, afin de déterminer l’activité biologique au niveau de l’organisme, de la cellule, de la voie ou de la molécule
Le système amélioré augmente considérablement la vitesse des tests.
« [Auparavant], je ne pouvais pas faire plus de 10 échantillons par jour. Il me fallait des heures pour faire la même chose », explique Karthikeyan. « Grâce à cela, nous pouvons faire 120 échantillons en 4,5 heures, de la réception de l’échantillon à la détection PCR proprement dite. »
Ce procédé présente l’avantage supplémentaire d’être moins coûteux, car il nécessite moins de ressources et moins de personnel pour effectuer les tests, ajoute-t-elle. Les tests peuvent être effectués sur des échantillons d’eaux usées d’un volume aussi petit que 10 millilitres.
La précision des résultats obtenus avec cette méthode est également élevée. Les tests rapides permettent aux chercheurs de prédire avec une bonne précision ce qui se passera avec la propagation du COVID-19 une semaine à l’avance et trois semaines à l’avance avec une précision moyenne, selon un communiqué de la faculté de médecine de l’UCSD .
Ce que cela signifie pour vous
La surveillance des eaux usées pour la COVID-19 nous rappelle que le virus peut se propager même lorsque les personnes ne présentent pas de symptômes. Il est important de continuer à prendre les précautions de sécurité nécessaires, comme le port d’un masque, la distanciation sociale et le lavage des mains, pour assurer votre sécurité et celle de votre communauté.
Une histoire de réussite
Des tests sur les eaux usées des dortoirs et d’autres bâtiments de l’UCSD sont en cours depuis juillet 2020. Une équipe dirigée par Rob Knight, PhD, professeur et directeur du Center for Microbiome Innovation de l’UCSD, a découvert cette technique.
Un mois après le début de la surveillance des eaux usées, l’université a détecté un cas positif asymptomatique et a pu envoyer des alertes aux personnes se trouvant dans les bâtiments concernés. Cela a permis de cibler les tests sur des individus dans une zone donnée plutôt que de tenter de tester tout le monde sur le campus. Les résultats du dépistage sont désormais disponibles sur un tableau de bord public .
D’autres universités, comme l’Université de l’Arizona, utilisent des analyses des eaux usées pour suivre la propagation du COVID-19. La ville de New York surveille même le COVID-19 dans des échantillons provenant de ses 14 usines de traitement des eaux usées.
Le système de l’UCSD permet de tester rapidement davantage d’échantillons d’eau, ce qui permet aux responsables de la santé publique d’avoir un aperçu de la propagation du virus avant que les personnes ne soient cliniquement malades. « Je ne pense pas que quiconque le fasse à une telle échelle », déclare Karthikeyan.
Le système utilisé à l’UCSD peut détecter un seul cas de COVID-19 dans un bâtiment de plus de 400 résidents. Dans une population jeune, comme les étudiants de l’UCSD, les personnes infectées sont souvent asymptomatiques, mais continuent à propager le virus, explique Karthikeyan. Au moment où un porteur asymptomatique devient symptomatique ou transmet le virus à une personne qui présente des symptômes d’infection, le virus peut s’être propagé de manière exponentielle.
Karthikeyan et ses collègues analysent actuellement des échantillons d’eaux usées du comté de San Diego. L’usine de traitement des eaux usées de Point Loma traite les eaux usées de plus de 2,2 millions de personnes, ce qui permet de collecter des échantillons à un seul endroit pour toute la zone de service. Il est difficile et coûteux de réaliser des tests de dépistage du virus sur l’ensemble de la population, mais l’utilisation des tests des eaux usées comme technique de surveillance permet aux responsables de la santé publique de limiter les zones où les tests sont essentiels.
Le comté de San Diego souhaite que l’équipe de l’UCSD non seulement détecte le virus mais séquence également le génome du virus pour voir quelles variantes du virus peuvent circuler, explique Karthikeyan. « Nous allons maintenant procéder à un séquençage du génome à grande échelle », ajoute-t-elle.
Ce type de surveillance des eaux usées peut être adapté pour surveiller tout virus excrété dans les matières fécales, explique Karthikeyan, ajoutant qu’il pourrait être utilisé dans de nombreux types d’épidémies de maladies infectieuses et pourrait aider à détecter plus tôt de futures pandémies.
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