Techniques de dépistage des sources de pollution microbiennes: Méthodologies, application et retour d'expériences en France et au Royaume-Uni

摘要

To improve coastal quality, it is necessary to set up preventive and/or curative actions to decrease faecal inputs to the environment. So, Microbial Source Tracking (MST) methods were developed and/or applied in specific areas, in France and in UK to test the utility of this approach.rnAt Ifremer, at the laboratory EMP in Brest, bacterial and viral markers were selected:rn1. Bacteroidales host- (human-, ruminant- and horse-) specific 16S rRNA gene markers;rn2. detection of Catellicoccus marimammalium 16S rRNA gene marker, a bacterial gull-specific marker;rn3. and F-specific RNA bacteriophage genotyping.rnInitially, methods were developed to obtain host-specific Bacteroidales markers. These markers were validated by evaluating specificity and sensitivity on faeces and effluent samples collected in different locations in France. These, markers were then tested during bovine and pig manure spreading simulations on arable land and monitoring of sewage outfalls in watercourse.rnThe bacterial and viral markers were then applied to water and shellfish samples from the Guerande-Atlantique peninsula to test these markers at the catchment and near-shore scales. A total of 63 water samples and 80 shellfish batches were collected from 7 tributaries and 3 shellfish-farming areas from September 2006 to October 2008. This study acquired new empirical data used to identify the origin of faecal pollution in watercourses of this peninsula. It also showed that faecal contamination in some shellfish batches from Les Evens were due, at least in part, to seabirds roosting on this island. However, further required methodological developments were identified and additional data describing correlations between these markers and faecal indicators and pathogens should also be acquired.rnMicrobial source tracking techniques have started to be used to provide an evidence base to guide major expenditure decisions and/or regulatory action relating to sewage disposal within the UK.rnConsequently, it is imperative that the techniques applied can robustly index faecal indicator organisms (FIOs) that are the UK regulatory parameters for bathing and shellfish harvesting areas. This study reports a 'field-scale' test of microbial source tracking (MST) based on DNA profiling of the Bacteroidales group of microorganisms by q-PCR. The project acquired 'ground-truth' data to test the operational utility of quantitative Bacteroidales MST data, comparing it with FIO concentrations in streams, effluents and bathing waters. Overall, the Bacteroidales MST results suggested that the bathing waters studied had a dominance of human-derived sources However, the data did not exhibit a consistent pattern of significant correlations between Bacteroidales MST parameters and FIOs within the different sample matrices (i.e. rivers, bathing waters and/or effluents). Consequently, there was little evidence from this study that reported proportions and/or percentages of human and/or ruminant contributions (that are based on Bacteroidales MST gene copy numbers) offer a credible evidence-base describing FIO contributions to receiving water 'non-compliance'. The study also showed that:rn1. there was no significant attenuation of the Bacteroidales gene copy number 'signal' through the UV disinfection process;rn2. and single, or a small number, of samples, analysed from a non-compliant bathing water, or its input streams and effluents, and then submitted for Bacteroidales MST analysis, would not be sufficient to characterise the high variability in the MST signal encountered during this study.rnAt this stage in the development of this tool, it would be imprudent to use the percentage human and/or ruminant contributions (i.e. as indicated by MST data acquired at a bathing water) as the sole or principal element in the evidence-base used to guide major expenditure decisions and/or reguta-tory action.rnIn conclusion, further methodological developments are still needed in both France and in the UK prior to the full operational utilisation of these MST methods.%Afin d'améliorer la qualité sanitaire des eaux c?tières, il est indispensable de mettre en place des mesures préventives et/ou correctives permettant de diminuer les apports d'origine fécale en amont du littoral. Aussi, des méthodes d'identification de l'origine de la contamination - traceurs de sources microbiennes (TSM) ; Microbial Source Tracking IMST) - ont été développées et/ou appliquées sur sites, en France et au Royaume-Uni, afin d'évaluer la pertinence de cette approche. à l'Ifremer, au laboratoire EMP de Brest, des marqueurs bactériens et viraux ont été ainsi sélectionnés :rn1. les Bacteroidales, bactéries anaérobies majoritaires de la flore intestinale, spécifiques de l'homme, des porcs ou des ruminants ;rn2. un marqueur bactérien spécifique des oiseaux de bord de mer : Catellicoccus marimammalium ;rn3. les bactériophages F ARN spécifiques.rnTout d'abord, des développements méthodologiques ont été réalisés afin de disposer de marqueurs Bacteroidales spécifiques d'un h?te. Ces marqueurs bactériens ont été validés en déterminant leur sensibilité et leur spécificité sur des fèces et effluents provenant de différents sites en France. Puis, la pertinence de ces marqueurs a été évaluée lors de simulations d'épandage de fumier de bovins et de lisier de porcs sur des parcelles expérimentales et de suivis de rejets dans des cours d'eau. Les marqueurs bactériens et viraux ont été appliqués sur des eaux et coquillages de la péninsule Guérande-Atlantique afin de tester ces marqueurs à l'échelle du bassin versant et de zones littorales. Un total de 63 échantillons d'eau et 80 lots de coquillages a été collecté de juin 2006 à octobre 2008 au niveau de sept affluents et de trois zones conchy-licoles. Les marqueurs bactériens ont été recherchés par Polymerase Chain Reaction (PCR) - réaction en cha?ne par polymérase -, en temps réel et les génogroupes humains et animaux des bactériophages par culture/génotypage. Cette étude a permis d'apporter des éléments importants pour identifier l'origine des pollutions fécales dans des affluents de cette péninsule. Elle a permis, entre autres, de mettre en évidence que la contamination au niveau des coquillages de l'?lot des Evens pouvait être attribuée, au moins en partie, aux oiseaux de mer nichant sur cet ?lot. Toutefois, des développements méthodologiques sont encore indispensables et des données complémentaires concernant les relations entre ces marqueurs et les indicateurs de contamination fécale et les pathogènes sont encore à acquérir.rnAu Royaume-Uni, les méthodes TSM ont commencé à être utilisées afin de fournir des données scientifiques permettant de guider la prise de décisions sur les principales dépenses et/ou sur les actions correctives concernant les rejets des eaux usées dans ce pays. Cette étude présente une évaluation des méthodes TSM basées sur l'analyse génétique des micro-organismes du groupe Bacteroidales par PCR en temps réel à l'échelle d'un bassin versant.rnCe projet a permis d'acquérir des données de terrain afin d'évaluer l'intérêt opérationnel des données quantitatives concernant les marqueurs Bacteroidales, en les comparant avec les concentrations des indicateurs classiques de contaminations fécales dans les cours d'eau, les effluents et les eaux de baignades. De manière générale, les résultats obtenus par les marqueurs Bacteroidales suggèrent une contamination des eaux de baignades principalement par des sources d'origine humaine, résultats globalement en accord avec les données sur les répartitions des sources obtenues lors d'une étude précédente. Cependant, il n'a pas été mis en évidence de corrélations significatives entre les marqueurs Bacteroidales et les indicateurs fécaux au sein des différentes matrices étudiées.rnPar conséquent, les résultats acquis dans cette étude ne permettent pas de montrer que les proportions et/ou les pourcentages des contributions humaines et/ou des ruminants (basés sur la détermination du nombre de copies de gènes de Bacteroidales) apportent des données fiables pour décrire les contributions des indicateurs fécaux dans les non-conformités des eaux. L'étude a montré également :rn1. qu'il n'y avait pas de diminution significative du nombre de copies des gènes de Bacteroidales lors du processus de désinfection par les UV ;rn2. que l'analyse d'un seul ou d'un faible nombre d'échantillons d'eaux de baignades non conformes, de cours d'eau ou d'effluents par les marqueurs Bacteroidales n'était pas suffisante pour caractériser l'importante variabilité du signal TSM observé.rnAu stade où en est cet outil au Royaume-Uni, il appara?t imprudent d'utiliser les pourcentages des contributions humaines et/ou des ruminants comme le seul ou principal élément constituant les données établies permettant de guider les décisions des principales dépenses et/ou des actions correctives. Des développements complémentaires pour ces méthodes sont donc encore nécessaires aussi bien en France qu'au Royaume-Uni.