Covid-19 et eaux usées : le réseau Obépine s’étend et peaufine ses modèles prédictifs

Ce n’est pas dans le marc de café, mais dans les eaux usées des grandes agglomérations que nous pourrons peut-être prédire la dynamique de l’épidémie de covid-19. À l’occasion d’une conférence de presse organisée le 16 novembre, le réseau Obépine (pour OBservatoire EPIdémiologique daNs les Eaux usées), créé à l’initiative du laboratoire Eau de Paris, des chercheurs de Sorbonne Université et de l’institut de Recherche Biomédicales des Armées pour détecter la charge virale du SARS-CoV-2 dans les eaux des stations d’épuration, a présenté un point d’étape sur son déploiement.

Lancé dès le 5 mars en région parisienne, le réseau a bénéficié des soutiens du Comité Analyse Recherche et Expertise (CARE), qui lui a octroyé une dotation de 500 000 euros à ses débuts, et du ministère de l’enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation (MESRI), qui lui a débloqué un fonds d’urgence de 3,5 millions d’euros. Objectif : la mise en place d’un réseau national de surveillance regroupant 158 stations d’épuration et 7 laboratoires de référence pour l’analyse des eaux usées. A l’heure actuelle, le réseau compte 82 stations. Les dernières stations pourraient se greffer au dispositif d’ici la fin décembre et Obépine réalisera à ce stade entre 300 et 600 analyses hebdomadaires.

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Un indicateur macro-épidémiologique

Si cette surveillance des eaux usées importe, c’est qu’elle constitue l’un des rares indicateurs macro-épidémiologiques permettant un suivi à peu près en temps réel de l’épidémie, voire même parfois avec un coup d’avance. En effet, si le SARS-CoV-2, le virus responsable de l’épidémie de covid-19 est un virus principalement respiratoire, il y a une réplication dans le tube digestif. Il est ensuite excrété dans les selles qui se retrouvent dans les eaux usées.

« Bien que nous retrouvions des traces du virus dans les eaux usées, celui-ci est très largement non-infectieux », rassure Vincent Maréchal, virologue à Sorbonne Université et cofondateur d’Obépine, « Nous trouvons essentiellement des traces du génomes, mais le passage dans les selles et l’environnement des eaux usées malmènent le SARS-CoV-2 ».

L’analyse de ces traces du virus dans les systèmes de traitement des eaux est particulièrement intéressante, car elle pourrait permettre de prédire presque une semaine à l’avance la dynamique de l’épidémie. « Certaines données nous donnent une prédiction assez fidèle de la hausse du nombre de cas 5 à 6 jours avant de les dépister », explique Laurent Moulin, microbiologiste au laboratoire Eau de Paris.

Les chiffres sont éloquents : sur la courbe ci-dessous les effets du 1^er et 2^ème confinements sont nettement visibles sur la courbe de concentration du virus dans les eaux usées (courbe rouge), en Ile-de-France, ainsi que la reprise de l’épidémie qui a eu lieu à partir de la mi-juin. La dynamique était légèrement en avance sur le nombre de personnes testées positives au covid-19 dans la région (courbe bleue).

La dynamique de concentration du virus dans les eaux usées (en rouge). L'effet du premier et du deuxième confinement sont visibles (dans les zones grisées). A la reprise de l'épidémie, en juin, cet indicateur était en avance sur la dynamique du nombre de personnes testées positives au covid-19

Un modèle difficile à établir

Si la corrélation semble évidente, il est cependant difficile d’établir un véritable modèle prédictif. Il s’agit pourtant de l’une des finalités d’Obépine : tirer du terrain des informations qui permettront de calibrer l’action publique en fonction de l’évolution de la maladie.

Deux autres courbes présentées lors de cette présentation illustrent bien toute la difficulté de cette étude.

En PACA, Occitanie et Pays de Loire, les courbes de la charge virale dans les eaux usées et du taux d’incidence ont suivi une évolution simultanée. A contrario, les signaux en Rhône-Alpes, Grand-Est, Bourgogne et Hauts de France ont pu être détectés de manière précoce.

Les régions affichent des profils différents qui sont pour le moments difficilement explicables.

« Pour le moment ces variations sont encore mal comprises », pointe Christophe Ganzer, virologue au CNRS « Cela peut-être lié au contenu des eaux usées, à leur composition chimique. C'est en cours d’investigation ». Pour Yvon Maday, mathématicien à Sorbonne Université travaillant sur les modèles d’Obépine, ces différences pourraient s’expliquer par certains mouvements de population dans la région ou à certains comportements.

Le cas des asymptomatiques

Une autre inconnue - et c’est tout l'enjeu pour maîtriser l'épidémie - est celle de la population asymptomatique. « Nous savons qu’environ 50 à 60 % des personnes contaminées sont asymptomatiques. Ils peuvent transmettre la maladie et excréter du virus», explique Vincent Maréchal, « Ces malades ne se font presque jamais dépister et nous ne savons pas exactement pendant combien de temps ils excrètent le virus. Nous manquons vraiment de données ». Une étude est actuellement en cours avec le service de santé des armées afin de déterminer la durée et la quantité de virus excrété par une personne asymptomatique.

Toutefois, dans certaines circonstances, l’étude des eaux usées permet de mieux dépister ces asymptomatiques. Vincent Maréchal met en avant le cas de l’Île d’Yeu : « Il s’agit d’un territoire isolé, exposé à une entrée et à des circulations du virus sur un territoire délimité. Nous avons commencé à mettre sous surveillance la station d’épuration de l’île d’Yeu. Ce qui s’est passé : Le 3 août, les eaux usées de l’île d’Yeu sont revenues positives. Et quelques jours plus tard un barnum est mis en place par l’agence régionale de santé (ARS) pour tester la population, et cela a permis de trouver 6 porteurs asymptomatiques sur presque 1000 personnes testées ». Une technique qui n’est pas sans rappeler celle du pooling, préconisée par certains pour renforcer la stratégie de dépistage.

Le 3 août les eaux usées de l'île d'Yeu présentent des traces du SARS-CoV-2. Un dépistage dans la foulée a permis de trouver 6 cas asymptomatiques sur près de 1000 tests.

Des banques d’eaux usées

L’analyse des eaux usées constituent un indicateur puissant pour apporter des réponses adaptées aux réalités du terrain. Cependant, il manque un historique à cette étude et il est impossible de remonter plus loin que le mois de mars pour trouver des traces du SARS-CoV-2 dans les eaux. « Contrairement aux Italiens qui ont pu déterminer que le virus circulait chez eux dès le mois de décembre 2019, grâce à des échantillons d’eaux usées qui avaient été conservés, il nous est impossible de remonter aussi loin. Nous ne savons pas quand le virus est arrivé. L’information a été perdue », déplore Vincent Maréchal. Dans le cadre du projet Obépine, les chercheurs vont mettre en place une banque d’eaux usées pour conserver des informations essentielles.

Obépine devrait se poursuivre au minimum jusqu’au printemps prochain. Ces travaux serviront plus tard au suivi d’épidémies plus communes, comme la gastro-entérite ou la grippe saisonnière.

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