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Le dépistage des sources de pollution microbienne dans les écosystèmes aquatiques: état de la science et évaluation des besoins

Activités de dépistage des sources de pollution microbienne

Canada

Le présent atelier sur le dépistage des sources de pollution microbienne, tenu à Toronto, a été inspiré de publications scientifiques récentes et de diverses activités de dépistage des sources de pollution microbienne entreprises au Canada ces dernières années. Le Dr Tom Edge, d'Environnement Canada, a fait état d'autres ateliers sur le DSPM qui ont eu lieu dans différentes régions du Canada en réponse au besoin exprimé de pouvoir repérer les sources de pollution fécale responsables de la contamination des bassins hydrographiques agricoles et de la fermeture de plages et de zones de pêche des mollusques et crustacés. Un atelier parrainé par Santé Canada et Agriculture et Agroalimentaire Canada a été tenu les 19 et 20 juin 2003 à Ottawa (Ontario) pour aider à concevoir un grand projet de DSPM s'inscrivant dans le Cadre stratégique pour l'agriculture (Health Canada et Agriculture and Agri-Food Canada, 2004). Un autre atelier sur le DSPM a eu lieu les 5 et 6 avril 2004 à Guelph (Ontario) (Goss et Dunfield, 2004). Enfin, Environnement Canada, le Programme d'action national pour la protection du milieu marin contre la pollution d'origine terrestre (PAN), l'Université Acadia et le Clean Annapolis River Project (CARP) ont collaboré à l'organisation de l'atelier sur le DSPM tenu les 14 et 15 avril 2004 à Wolfville (Nouvelle-Écosse) (Sullivan, 2004).

Grille de déversoir d’eaux excédentaires | Photo : Quintin RochfortLes activités relatives au dépistage des sources de pollution microbienne sont en croissance dans divers laboratoires universitaires, gouvernementaux et privés au Canada. Les institutions suivantes ont des programmes de recherche de laboratoire sur le DSPM: Université de Victoria, Victoria (Colombie-Britannique) (Drs Azit Mazumder et Rick Nordin); Centre des sciences environnementales du Pacifique d'Environnement Canada, Vancouver (Colombie-Britannique) (Heather Osachoff); Agence de santé publique du Canada, Lethbridge (Alberta) (Dr Vic Gannon); Université Lakehead, Thunder Bay (Ontario) (Dr Kam Leung); Agriculture et Agroalimentaire Canada, London (Ontario) (Dr Ed Topp); GAP Services Inc., London (Ontario) (Gary Palmateer); Université de Guelph, Guelph (Ontario) (Drs Carleton Gyles, Shu Chen et Michael Goss); Institut national de recherche sur les eaux d'Environnement Canada, Burlington (Ontario) (Dr Tom Edge); ministère de l'Environnement de l'Ontario, Toronto (Ontario) (Dre Susan Weir); Université Acadia, Wolfville (Nouvelle-Écosse) (Dr Greg Bezanson). Des études dans le domaine du DSPM sont probablement aussi réalisées dans d'autres laboratoires au Canada.

En vertu du Cadre stratégique pour l'agriculture du Canada, Santé Canada et Agriculture et Agroalimentaire ont créé le programme national de surveillance de la qualité des eaux. Selon le Dr Ed Topp, d'Agriculture et Agroalimentaire Canada, ce programme s'efforce d'obtenir un aperçu de la qualité de l'eau dans un petit nombre de bassins hydrographiques canadiens représentatifs présentant des utilisations des terres différentes. Parallèlement, un vaste éventail de paramètres biologiques et chimiques sont évalués en vue de tester et de valider des technologies de dépistage des sources de pollution microbienne dans le contexte canadien. Dans sa présentation, le Dr Topp a présenté certains des objectifs de recherche de cette initiative fédérale.

États-Unis

Un survol des activités de dépistage des sources de pollution microbienne menées aux États-Unis a été présenté par la Dre Valerie J. Harwood, de l'Université de la Floride du Sud (le Dr Jorge Santo Domingo, de la U.S. Environmental Protection Agency, n'a pu participer à l'atelier). La protection contre la contamination microbienne fécale est l'un des plus importants objectifs figurant au paragraphe 303(c) de la Clean Water Act des États-Unis pour les eaux désignées pour les activités récréatives (contact primaire et secondaire), les services d'eau publics et la reproduction des poissons, crustacés et mollusques. La détection des bactéries et pathogènes fécaux, et leur pistage jusqu'à leurs sources, fait l'objet d'un grand intérêt aux États-Unis vu les exigences actuelles en ce qui concerne l'établissement des charges quotidiennes maximums totales (Total Maximum Daily Loads, TMDL). Les États, territoires et tribus devront respecter les exigences touchant les TMDL d'ici les cinq à dix prochaines années.

Un certain nombre de méthodes de dépistage des sources de pollution microbienne sont actuellement utilisées aux États-Unis pour déterminer l'origine de la pollution fécale affectant les systèmes aquatiques naturels. Le DSPM est fondé sur l'hypothèse qu'avec la méthode et l'organisme indicateur appropriés, on peut repérer la source de la pollution microbienne. Bon nombre des travaux de DSPM menées aux États-Unis reposent sur la comparaison des « empreintes » génomiques de souches bactériennes tirées d'un système aquatique avec celles de souches tirées de différents hôtes (p. ex. humains, animaux domestiques, animaux sauvages). Pour repérer avec succès les sources de pollution fécale, les approches les plus souvent utilisées reposent sur l'élaboration de banques bien pourvues (collections de cultures) des bactéries indicatrices (soit les E. coli et les entérocoques fécaux). Bien que plusieurs études de laboratoire concluent à la validité des méthodes de DSPM avec banque de matériel microbien de référence, l'exactitude de ces dernières sur le terrain est mise en question à cause de divers problèmes associés aux organismes cibles, au niveau de complexité qu'introduisent les vecteurs spatiaux et temporels, à la stabilité des marqueurs utilisés et à la faiblesse des protocoles d'échantillonnage. Par conséquent, plusieurs méthodes sans banque de matériel de référence fondées sur des marqueurs phylogénétiques et des facteurs de virulence (aggressines) ont été récemment élaborées pour échapper aux limitations des méthodes reposant sur des cultures microbiennes. Cependant, aucune évaluation systématique des méthodes sans banque de matériel microbien de référence dans des conditions de terrain n'a encore été effectuée. L'agence de protection de l'environnement des États-Unis a récemment achevé un examen scientifique des méthodes de DSPM et rédigé un guide destiné aux responsables de la qualité des eaux intéressés au DSPM (U.S. EPA, 2005).

Autres pays

Le Dr Nicholas Ashbolt, de l'Université de la Nouvelle-Galles du Sud, sise à Sydney (Australie), a donné un aperçu des activités de DSPM menées ailleurs dans le monde. La gestion de la sûreté des systèmes d'approvisionnement en eau potable a connu un changement de paradigme dans les dernières années. Durant l'examen et la rédaction, en 2004, des recommandations pour l'eau potable de l'OMS et de l'Australie, les responsables des eaux ont mis l'accent sur la manière d'appliquer le plan proactif pour la salubrité de l'eau (Water Safety Plan, WSP) plutôt que de simplement se concentrer sur la conformité aux concentrations réglementaires des indicateurs microbiens aux points de rejet. Parmi les éléments centraux du WSP, on trouve une approche équivalente à la démarche de gestion du risque de l'industrie de l'alimentation, fondée sur l'analyse des risques et la maîtrise des points critiques (HACCP). Pour les approvisionnements en eau, cela signifie qu'il faut s'efforcer de connaître les sources de pollution fécale et les événements pouvant conduire à la contamination des eaux potables par des pathogènes; à cette fin, les méthodes de dépistage des sources de pollution fécale, combinées à des enquêtes sanitaires, sont des outils essentiels.

Divers outils de dépistage des sources de pollution microbienne ont été évalués dans le cadre d'un projet récent de l'Union européenne, les bifidobactéries fermentant le sorbitol, l'identification des bifidobactéries au moyen de la PCR et les phages infectant le Bacteroides tethaiotaomicron s'étant révélés les outils les plus fructueux avec des échantillons prélevés dans des bassins hydrographiques. Pourtant, le génotype II de bactériophages à ARN F-spécifiques, et le ratio coprostanol: coprostanol + épicoprostanol présentent un plus fort pouvoir discriminant pour les échantillons fécaux, mais leur application aux échantillons de terrain se trouve limitée par les faibles concentrations dans l'eau. Toutefois, des travaux australiens récents portant sur les stérols fécaux ont montré qu'avec une concentration améliorée des échantillons et une meilleure analyse des données, particulièrement des ratios entre stanols, stérols et microorganismes, ces derniers paramètres pourraient fournir des estimations des charges de pollution fécale, actuellement impossibles à obtenir avec la plupart des outils de DSPM. Un prototype de système d'aide à la décision appuyant l'analyse des données, appelé FaecalPrint, a été élaboré et les résultats ont été présentés.