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Remplacer les tests de dépistage à répétition par un suivi de la présence du virus dans les eaux usées d’une ville ? Il reste encore des embûches avant d’y parvenir, mais la pandémie aura braqué les projecteurs sur cette méthode autrefois marginale.
Mi-mars 2021. La deuxième vague de COVID-19 semble terminée et le gouvernement du Québec vient tout juste d’annoncer l’assouplissement de mesures sanitaires dans plusieurs régions. Dans la ville de Québec, on compte autour de 50 nouveaux cas par jour, le quart de ce qu’on a vu durant les mois précédents.
Pourtant, une troisième vague, rampante, est déjà bien amorcée, même si les tests de dépistages ne le montrent pas encore. Tout se passe sous terre… « Nous avons détecté les premières hausses de particules virales dans les égouts de Québec dès la mi-mars, explique Dominic Frigon, chercheur à l’Université McGill et coordonnateur du Centre québécois de recherche sur l’eau (CentrEau). Chaque semaine, on pouvait dire aux autorités de santé publique que les cas détectés par dépistage allaient augmenter la semaine suivante. »
Comme de fait, le 31 mars, le nombre de nouveaux malades frôle les 300 par jour dans la Capitale-Nationale. Ce jour-là, au point de presse, le gouvernement annonce que la ville et sa région passent en zone « rouge foncé ».
Cette capacité de prévision est la conséquence du travail acharné d’un groupe d’une dizaine de chercheurs à travers le Québec. Leur projet fait partie d’une mouvance mondiale qui a le potentiel de changer la façon dont on pratique l’épidémiologie : suivre la progression d’un agent pathogène dans les rejets d’égouts.
Depuis janvier 2021, les chercheurs mesurent l’abondance de SRAS-CoV-2 dans 40 sites de prélèvements des eaux usées à travers la province, notamment dans les villes de Québec, Montréal, Laval, ainsi que différentes municipalités de la Mauricie-Centre-du-Québec et du Bas-St-Laurent.
Même s’il s’agit d’un virus respiratoire, le SRAS-CoV-2 se retrouve dans nos selles, puis dans les égouts. Plus il y a de gens malades dans une ville, plus il abonde dans les eaux usées. « Le virus peut infecter de nombreuses cellules du corps, et ça inclut les cellules intestinales, explique Dominic Frigon. Une fois que le virus quitte le corps dans les selles, sa membrane lipidique est rapidement dégradée, mais son matériel génétique, lui, est protégé par des protéines qu’on appelle la nucléocapside. Cette partie du virus est très résistante dans l’environnement, et c’est ce qui permet de détecter certaines séquences virales dans les égouts. »
Comment diagnostiquer une ville?
Le monitorage des eaux usées n’est pas nouveau : on l’a utilisé de façon anecdotique au cours des dernières années pour détecter le virus de la poliomyélite dans certains villages ou mesurer l’utilisation de drogues, comme les opioïdes ou la cocaïne, dans les grandes villes.
Mais le saut technologique nécessaire pour passer de ces premiers essais pointus au suivi d’un virus pandémique à l’échelle de dizaines de millions de personnes est immense.
« Pour la polio, c’est simple, explique Dominic Frigon. On regarde si le virus est détectable dans l’eau ou non. Dans le cas de la COVID-19, on sait que le virus est là. Ce qu’on veut suivre, c’est la variation de sa présence pour ensuite prendre des décisions de santé publique. C’est beaucoup plus complexe. »
« On n’avait jusqu’alors jamais échantillonné un coronavirus dans les égouts et toute la méthodologie était à mettre au point », explique Peter Vanrolleghem, professeur en génie des eaux à l’Université Laval et directeur du réseau CentrEau.
Pour suivre la présence du virus dans les eaux d’une ville, les chercheurs prélèvent des échantillons dans des endroits stratégiques du réseau ou encore, directement à la sortie d’établissements où les tests de dépistage sont difficiles à administrer, comme des centres d’hébergement ou des prisons.
L’ARN en eaux troubles
Les égouts sont toutefois un milieu difficile pour l’ARN, qui peut être dégradé par tout ce qu’il traverse. Et les mesures peuvent être influencées par plusieurs facteurs. « Les jours de forte pluie, les eaux de ruissellement peuvent diluer l’ARN par un facteur 3, explique Peter Vanrolleghem. L’eau des égouts peut aussi contenir des substances qui interfèrent avec les tests. Et finalement, la quantité de virus excrétée dans les selles varie beaucoup d’une personne à l’autre. Il faut des méthodes pour normaliser ça. »
Pour y parvenir, les chercheurs utilisent des virus contrôles. « On ajoute d’abord à notre échantillon un virus bovin dont l’enveloppe ressemble beaucoup à celle du SRAS-CoV-2 et on mesure sa présence en même temps que le virus d’intérêt, explique le professeur Frigon. On s’assure ainsi que l’eau ne contient pas de produits chimiques qui dégradent l’ARN et qui fausseraient ensuite nos résultats. »
Les chercheurs mesurent aussi la concentration du virus de la marbrure du piment, qui se retrouve dans le système digestif humain par l’entremise des légumes que l’on mange. Il est de plus en plus utilisé comme marqueur fécal. « Ce virus nous sert de base, ajoute le professeur Vanrolleghem. Puisque son expression reste relativement stable dans les populations, cela permet d’avoir un point de comparaison pour vérifier si l’expression du SRAS-CoV-2 augmente ou diminue, même si le volume d’eau varie dans les égouts. »
Bien que la méthode ait fait ses preuves dans la ville de Québec, les conditions sur le terrain demeurent un défi.
« L’idéal, c’est de prendre des échantillons qui représentent les eaux usées d’environ 100 000 personnes à la fois, précise Dominic Frigon. Des échantillons en fin de réseau sont trop volumineux ; ils regroupent les rejets de millions de personnes, ce qui diminue de beaucoup notre sensibilité. À l’opposé, les échantillons de début de réseau, collectant les eaux usées d’un seul quartier, contiennent les rejets de trop peu de personnes pour être représentatifs d’une grande ville. Il faudrait donc dès maintenant planifier des systèmes d’échantillonnage qu’on installerait dans des endroits stratégiques pour avoir les meilleures données. Cela devrait se faire sur plusieurs années en prévision d’une prochaine pandémie, au lieu de tenter de les implanter dans l’urgence. »
Pour les chercheurs, ce projet de surveillance des eaux usées a un grand potentiel. « Ça va prendre 2 à 3 ans pour vacciner le reste de la planète et entretemps, il faut continuer de mesurer la présence du virus, poursuit Dominic Frigon. On pourrait aussi appliquer cette méthode pour évaluer la résistance aux antibiotiques ou identifier les souches grippales. Les eaux d’égout sont une source d’information incroyable. »
Cet article fait partie de notre série «Métamorphose» qui explore des solutions aux nombreux problèmes et défis révélés par la pandémie de COVID-19.
