Page 4 : Conseils sur les bactéries pathogènes d'origine hydrique

Partie B. Information supplémentaire

B.1 Organismes fécaux pathogènes d'origine hydrique

Les organismes fécaux pathogènes d'origine hydrique sont des microorganismes qui peuvent se retrouver dans l'eau suite à une contamination par des excréments provenant d'humains ou d'animaux et qui provoquent des maladies gastro-intestinales. Ils sont souvent associés à des bactéries de la famille des entérobactériacées. Les bactéries pathogènes Escherichia coli, Salmonella, Shigella, Campylobacter et Yersinia sont des bactéries fécales qui ont été trouvées responsables d'éclosions de maladies gastro-intestinales d'origine hydrique.

B.1.1 Escherichia coli pathogène

Escherichia coli est une bactérie présente naturellement dans le tractus digestif des animaux à sang chaud, y compris les êtres humains. C'est pourquoi l'industrie de l'eau potable se sert de E. coli comme indicateur certain d'une contamination récente de l'eau par des matières fécales. Escherichia coli est une bactérie anaérobie facultative, à Gram négatif, en forme de bâtonnet, et qui mesure environ 0,5-2 µm (AWWA, 2006). Même si la plupart des souches d'E. coli ne sont pas pathogènes, certaines possèdent des caractères de virulence qui peuvent en faire la cause de graves maladies diarrhéiques chez les êtres humains. Ces E. coli pathogènes sont divisés en six groupes, en fonction du mécanisme par lequel ils interagissent avec le tractus intestinal humain et provoquent des symptômes (p. ex. certaines produisent certains types de toxines, alors que d'autres peuvent envahir les cellules intestinales, s'y fixer ou altérer leur structure) (Percival et coll., 2004). Ces six groupes sont : les E. coli entérohémorragiques (EHEC), entérotoxinogènes (ETEC), entéroenvahissants (EIEC), entéropathogènes (EPEC), entéroagglutinants (EAEC) et d'adhésion diffuse (DAEC) (Percival et coll., 2004; AWWA, 2006). Le groupe EHEC est maintenant reconnu comme ayant une importance particulière pour l'industrie de l'eau (AWWA, 2006). Il s'agit d'un vaste groupement de divers sérotypes qui seraient à l'origine de maladies humaines (Muniesa et coll., 2006). On a le plus souvent incriminé E. coli O157:H7, une souche du groupe EHEC, dans les éclosions d'E. coli pathogène survenues dans le monde (Muniesa et coll., 2006), de même que dans quelques éclosions d'origine hydrique (Bruce-Grey-Owen Sound Health Unit, 2000; Schuster et coll., 2005; Craun et coll., 2006; Clark et coll., 2010). Au Canada, la première éclosion documentée d'une infection attribuable à Escherichia coli O157:H7 et associée à un réseau d'approvisionnement municipal canadien s'est produite à Walkerton, en 2000; ce fut, en outre, la plus vaste éclosion multibactérienne d'origine hydrique jamais enregistrée au pays (Bruce-Grey-Owen Sound Health Unit, 2000). D'après les rapports de surveillance publiés sur d'autres pays, de 1990 au début des années 2000, on a identifié E. coli O157:H7 en tant qu'agent étiologique dans environ 6 % des éclosions déclarées dans l'eau potable en Angleterre et au Pays de Galles (Smith et coll., 2006) et environ 7 % de celles déclarées aux États-Unis (Craun et coll., 2006).

Les excréments du bétail sont la principale source de EHEC, suivis des eaux d'égout résidentielles (Jackson et coll., 1998; Percival et coll., 2004; Gyles, 2007), alors que les eaux d'égout résidentielles sont la principale source à l'origine des autres groupes d'E. coli pathogène (Percival et coll., 2004; AWWA, 2006). Les E. coli pathogènes se transmettent par la voie fécale-orale, c'est-à-dire principalement par l'exposition aux aliments ou à l'eau contaminée, ou par contact avec une personne contaminée (Percival et coll., 2004; AWWA, 2006). Les E. coli pathogènes ne constituent habituellement pas une cause de préoccupation en ce qui concerne l'eau potable traitée, lorsque les systèmes de traitement et de distribution sont adéquatement exploités et maintenus. Cependant, des éclosions d'E. coli O157:H7 associées à la consommation d'eau potable contaminée par des eaux d'égout résidentielles ou des excréments du bétail ont été documentées en Amérique du Nord (Olsen et coll., 2002), y compris des éclosions ayant causé des décès (Swerdlow et coll., 1992; Novello, 1999; Bruce-Grey-Owen Sound Health Unit, 2000).

La probabilité de tomber malade dépend du nombre de micro-organismes ingérés, de l'état de santé du sujet et de sa résistance au micro-organisme ou à la toxine (LeChevallier et coll., 1999).

À l'exception des EHEC, la plupart des E. coli pathogènes doivent être ingérés en grandes quantités pour rendre une personne malade. Les estimations de dose infectieuse des souches autres que EHEC varient de 105 à 1010 organismes (Percival et coll., 2004). Par contre, les souches EHEC se caractérisent par une très faible dose infectieuse. Selon certaines études, l'ingestion de moins de 100 cellules pourrait suffire pour causer une infection (Percival et coll., 2004; Pond, 2005). La période d'incubation et la durée d'une maladie associée à une souche d'E. coli pathogène dépendent de la souche, mais les symptômes peuvent se manifester dans un délai aussi court que 8 à 12 heures et durer de quelques jours à quelques semaines (Percival et coll., 2004).

Les E. coli pathogènes peuvent causer une diarrhée allant de bénigne et résolutive à grave et mortelle (Percival et coll., 2004; AWWA, 2006). La plupart des maladies causées par des souches autres que EHEC se caractérisent par une diarrhée aqueuse, parfois accompagnée de vomissements, de douleurs abdominales, de fièvre et de douleurs musculaires, suivant le groupe ou la souche en cause.

Les maladies causées par les EHEC peuvent s'annoncer par une diarrhée aqueuse et sanglante et des vomissements, mais risquent parfois de dégénérer en symptômes de colite hémorragique (diarrhée très sanglante) plus grave et potentiellement mortelle, ou en syndrome hémolytique et urémique (insuffisance rénale). Ces symptômes sont causés par les puissantes toxines de Shiga, apparentées aux toxines de Shigella dysenteriae (Percival et coll., 2004; AWWA, 2006). Selon certaines études, jusqu'à 10 % des infections par E. coli O157:H7 pourraient évoluer jusqu'au syndrome hémolytique et urémique (Moe, 1997; Sherman et coll., 2010). Les enfants et les personnes âgées sont les plus vulnérables aux complications découlant des infections par EHEC (Percival et coll., 2004). On note un intérêt récent sur les effets à long terme, jusque-là essentiellement inconnus, que pourraient subir les adultes ayant contracté le syndrome hémolytique et urémique par exposition à E. coli O157:H7 (Clark et coll., 2010). Clark et coll. (2010) ont fait état des résultats d'une étude sur la santé de personnes qui ont souffert de maladies gastro-intestinales ou qui n'ont développé aucun synptômes après avoir été exposés à E. coli O157:H7 et Campylobacter durant l'éclosion de Walkerton en mai 2000. Selon les auteurs, les données laissent croire qu'une incidence accrue d'hypertension, de maladies cardiovasculaires et d'indicateurs d'insuffisance rénale se manifeste chez les personnes qui ont souffert de gastro-entérite grave durant l'éclosion. Des études approfondies s'imposent dans ce domaine, mais comme ces éclosions d'origine hydrique sont rares, les opportunités d'effectuer de telles études sont très limitées.

B.1.1.1 Techniques de traitement

Dans la plupart des études sur le traitement et la désinfection portant sur l'E. coli pathogène, on utilise la souche EHEC O157:H7 comme organisme modèle, à cause de son importance pour la santé et de sa prédominance dans les éclosions d'origine alimentaire et hydrique. Quoi qu'il en soit, les études réalisées jusqu'ici concluent généralement que les techniques de traitement et de désinfection de l'eau, utilisées correctement, suffisent pour contrôler les souches d'E. coli pathogènes et non pathogènes dans l'eau potable (Percival et coll., 2004; AWWA, 2006).

En ce qui concerne l'efficacité du chlore et de la monochloramine, des études de laboratoire témoignent de capacités d'inactivation logarithmique d'E. coli O157:H7 pouvant atteindre 4 log aux concentrations et aux durées de contact normales dans le traitement municipal de l'eau potable (Rice et coll., 1999; Wojcicka et coll., 2007; Chauret et coll., 2008).

Pour ce qui est de la désinfection par rayons UV, Zimmer-Thomas et coll. (2007) ont observé une inactivation logarithmique d'E. coli O157:H7 de 4,5 log ou plus, à toutes les doses de rayons UV à basse pression (BP) et moyenne pression (MP) mises à l'essai, y compris les doses de rayons UV couramment employées pour la désinfection de l'eau (20 et 40 mJ/cm2, BP), ainsi que de faibles doses (5 et 8 mJ/cm2, BP et MP), jugées représentatives d'un apport de rayons UV entravé. Lors d'expériences d'inactivation par rayons UV, Sommer et coll. (2000) ont observé un écart de sensibilité considérable entre les différentes souches d'E. coli pathogènes (y compris les entérohémorragiques). Les auteurs ont en outre démontré qu'une dose de rayons UV de 125 J/m2 (équivalente à 12,5 mJ/cm2) était suffisante pour produire une inactivation de 6 log de toutes les souches à l'étude. On trouve d'autres renseignements sur les techniques de traitement d'E. coli dans le document technique sur Escherichia coli (Santé Canada, 2012).

B.1.1.2 Évaluation

Des études ont démontré que le taux de survie des souches d'E. coli pathogènes et leur vulnérabilité à la désinfection correspondent à peu près à ceux de l'E. coli type (LeChevallier et coll., 1999; Rice, 1999). De plus, même si les méthodes d'analyse régulière de l'E. coli ne sont pas conçues pour distinguer les souches d'E. coli pathogènes de la population générale d'E. coli, il faut savoir que cette dernière est toujours présente en plus forte concentration dans les matières fécales, même en périodes d'éclosion. Les E. coli pathogènesne sont en outre jamais présents en l'absence de l'E. coli générique. C'est pourquoi la présence des E. coli est le meilleur indicateur de contamination fécale et de la présence possible de pathogènes fécaux, mais n'est pas une indication de la présence des E. coli pathogènes.

B.1.2 Salmonella et Shigella

Agents étiologiques de maladies gastro-intestinales, Salmonella et Shigella appartiennent à la même famille microbiologique qu'E. coli, c'est-à-dire Enterobacteriaceae.

Salmonella est une bactérie anaérobie facultative non sporulée à Gram négatif, et qui mesure de 2 à 5 µm de long et de 0,8 à 1,5 µm de large (AWWA, 2006). Salmonella est un genre taxinomique complexe qui regroupe plus de 2 000 variétés ou types sérologiques susceptibles de causer des infections chez les animaux et les êtres humains (AWWA, 2006). Selon les spécialistes, le genre se limite officiellement à deux espèces, Salmonella enterica et Salmonella bongori (Percival et coll., 2004; AWWA, 2006). Salmonella enterica, l'espèce la plus susceptible de causer des infections chez les êtres humains, se divise en six sous-espèces, dont l'une, Salmonella enterica subsp. enterica, renferme la majeure partie des sérotypes associés aux cas de gastro-entérite chez les humains (Percival et coll., 2004). Par convention, lorsqu'on fait référence aux sérotypes de Salmonella, on emploie le sérotype pour désigner l'espèce (par exemple, Salmonella enterica subsp. enterica sérovar enteritidis devient Salmonella Enteritidis).

La grande majorité des sérotypes de Salmonella présents dans les pays développés sont des organismes pathogènes zoonotiques. Parmi les organismes réservoirs de ces bactéries figurent la volaille, les porcs, les bovins, les chats, les chiens, les rongeurs et les tortues (AWWA, 2006). Les êtres humains infectés et, par conséquent, leurs matières fécales, sont également sources de Salmonella. Salmonella se transmet par la voie fécale-orale, principalement par l'entremise des aliments. Comparativement, l'eau potable n'est pas souvent mise en cause comme source d'infection par Salmonella (Percival et coll., 2004). Le ruissellement provenant des terres agricoles favorise le transport des matières fécales animales vers les eaux de source et, avec elles, les organismes pathogènes zoonotiques dont fait partie Salmonella.

Shigella est une bactérie anaérobie facultative non-sporulée non-mobile à Gram négatif, en forme de bâtonnet et qui mesure de 0,3 à 1,5 µm de diamètre et de 1 à 6,5 µm de long (AWWA, 2006). La taxinomie de Shigella est beaucoup plus simple que celle de Salmonella. Le genre se catégorise en quatre principaux groupes sérologiques : dysenteriae, flexneri, boydii et sonnei. Dans les pays développés, on reconnaît l'importance de deux espèces, Shigella sonnei et Shigella flexneri, à l'origine de maladies gastro-intestinales (Percival et coll., 2004). L'être humain infecté constitue leur seul véritable réservoir (AWWA, 2006). La transmission se fait par voie fécale-orale, par l'intermédiaire d'eau potable ou d'aliments contaminés par des matières fécales humaines. La transmission de personne à personne fait également partie des principales voies d'exposition à Shigella, surtout chez les enfants. Pathogène spécifique de l'homme, Shigella ne devrait normalement pas se trouver dans l'environnement (AWWA, 2006). C'est pourquoi on estime généralement que la contamination d'un approvisionnement en eau résulte d'une source de contamination fécale anthropique, par exemple un système autonome d'évacuation ou d'assainissement des eaux usées.

Dans le monde, on a signalé de nombreuses éclosions reliées à l'eau potable contaminée (Boring et coll., 1971; White et Pedersen, 1976; Auger et coll., 1981; Arnell et coll., 1996; Angulo et coll., 1997; Alamanos et coll., 2000; R. Taylor et coll., 2000; Chen et coll., 2001). Schuster et coll. (2005) signalent que Shigella et Salmonella ont été identifiés comme agents étiologiques respectivement de 9 et de 16 éclosions confirmées ou présumées dans l'eau potable au Canada entre 1974 et 2001. Selon les données de surveillance des États-Unis, Salmonella et Shigella ont causé respectivement environ 2 % et 5 % des éclosions déclarées dans l'eau potable aux États-Unis de 1991 à 2002 (Craun et coll., 2006). Souvent, on peut attribuer les éclosions d'origine hydrique causées par ces organismes à une eau de source de mauvaise qualité, à un traitement inadéquat ou à une contamination postérieure au traitement (p. ex. à cause de jonctions fautives) (AWWA, 2006). Les deux organismes provoquent des maladies gastro-intestinales résolutives graves, accompagnées de diarrhée, de vomissements et de douleurs abdominales. Les maladies associées à Shigella, de nature plus dysentérique que celles causées par Salmonella, sont marquées par une diarrhée plus aqueuse, sanguine et muqueuse (AWWA, 2006). Après l'infection, les selles des personnes atteintes peuvent continuer de renfermer l'un ou l'autre de ces organismes durant des jours, des semaines, voire des mois. D'après des rapports publiés sur les doses infectieuses médianes de ces deux organismes, celles-ci pourraient être aussi faibles que 103 à 105 organismes pour les sérotypes de Salmonella et de 102 à 103 organismes pour Shigella flexneri et Shigella sonnei (Hunter, 1997; Kothary et Babu, 2001). On cherche encore les facteurs susceptibles de contribuer à la virulence de ces micro-organismes. Les deux possèdent des mécanismes qui leur permettent d'envahir la paroi intestinale humaine, d'y survive, de s'y reproduire et d'en perturber les fonctions (Percival et coll., 2004). On sait en outre que Shigella sonnei et Shigella flexneri produisent une exotoxine qui affecte l'absorption et la rétention d'eau dans l'intestin (Percival et coll., 2004).

B.1.2.1 Techniques de traitement

On a démontré que les caractéristiques de survie de Salmonella et de Shigella dans l'eau, ainsi que leur vulnérabilité à la désinfection, ressemblent à celles des bactéries coliformes, y compris E. coli (McFeters et coll., 1974; Mitchell et Starzyk, 1975; Chang et coll., 1985; Koivunen et Heinonen-Tanski, 2005). En outre, on reconnaît en général qu'une installation bien exploitée suffit pour contrôler Salmonella et Shigella dans l'eau potable traitée (AWWA, 2006).

B.1.2.2 Évaluation

L'absence d'E. coli pendant les vérifications régulières devrait suffire pour indiquer un niveau adéquat d'élimination et d'inactivation de Salmonella et de Shigella.

B.1.3 Campylobacter et Yersinia

Campylobacter est une bactérie pathogène que l'on retrouve principalement dans le tractus intestinal d'animaux domestiques ou sauvages, en particulier les oiseaux. Les principaux organismes réservoirs de ces bactéries sont les oiseaux, la volaille, les bovins, les moutons et les porcs (Percival et coll., 2004; AWWA, 2006). Campylobacter est une bactérie mobile à Gram négatif, en forme de bâtonnet mince et courbé mesurant de 0,2 à 0,5 µm de large et de 0,5 à 5 µm de long (AWWA, 2006). On trouve Yersinia dans les matières fécales d'animaux sauvages, de même que dans celles d'animaux d'élevage, comme les bovins, les moutons et les porcs (Percival, 2004). Yersinia  est une bactérie anaérobie facultative non-sporulée à Gram négatif, en forme de bâtonnet et qui mesure de 0,5 à 0,8 µm de diamètre et de 1 à 3 µm de long (AWWA, 2006). Les espèces de Campylobacter C. jejuni, C. coli et C. upsaliensis, ainsi que l'espèce de Yersinia Y. enterocolitica, sont celles qui préoccupent le plus l'industrie de l'eau (AWWA, 2006). En outre, ces deux organismes se retrouvent en grand nombre dans les excréments humains.

Campylobacter et Yersinia enterocolitica se transmettent par la voie fécale-orale, principalement par la consommation d'aliments contaminés, mais aussi parfois par l'eau potable (Percival et coll., 2004). Il arrive rarement que Campylobacter ou Yersinia enterocolitica se transmette entre personnes (Percival et coll., 2004; AWWA, 2006).

On a répertorié de nombreuses éclosions de gastro-entérite d'origine hydrique mettant en cause Campylobacter jejuni et Yersinia enterocolitica, le plus souvent attribuables à un traitement inadéquat, à la contamination après traitement ou à la consommation d'eau non traitée (Eden et coll., 1977; McNeil et coll., 1981; Mentzing, 1981; Vogt et coll., 1982; Taylor et coll., 1983; Lafrance et coll., 1986; Sacks et coll., 1986; Thompson et Gravel, 1986). D'après un examen des données canadiennes sur les éclosions d'origine hydrique survenues de 1974 à 2001, réalisé par Schuster et coll. (2005), Campylobacter vient au deuxième rang des agents étiologiques identifiés, étant à l'origine de 24 éclosions, contre 51 pour Giardia. L'éclosion d'origine hydrique la plus importante du Canada, survenue à Walkerton en mai 2000, mettait en cause Campylobacter et E. coli O157:H7 dans une eau de puits contaminée par des matières fécales et insuffisamment traitée avant la consommation (Clark et coll., 2003). Depuis deux décennies, on n'a relevé aucune éclosion de gastro-entérite liée à la présence de Yersinia dans l'approvisionnement municipal d'eau potable en Amérique du Nord (Schuster et coll., 2005; Craun et coll., 2006).

Campylobacter provoque généralement une entérite caractérisée par des symptômes de grippe et/ou des douleurs abdominales, suivis d'une abondante diarrhée aqueuse causée par la présence d'une entérotoxine semblable à la toxine du choléra (AWWA, 2006). Une caractéristique importante de Campylobacter est son potentiel élevé d'infectiosité; aussi peu que 1000 organismes peuvent provoquer une infection (Black et coll., 1988; Hara-Kudo et Takatori, 2011). Yersinia enterocolitica peut provoquer plusieurs de symptômes, selon l'âge de la personne infectée; les symptômes les plus fréquemment observés sont les maladies gastro-intestinales, la fièvre et, à l'occasion, les vomissements chez les enfants (AWWA, 2006). Les maladies gastro-intestinales causées par ces deux organismes sont considérées résolutives (Percival et coll., 2004).

B.1.3.1 Techniques de traitement

Des études ont démontré la vulnérabilité de différentes espèces de Campylobacter et de Yersinia enterocolitica aux désinfectants utilisés couramment dans le traitement de l'eau (Wang et coll., 1982; Blaser et coll., 1986; Sobsey, 1989; Lund, 1996; Rose et coll., 2007). On reconnaît en général que les techniques de traitement efficaces pour éliminer et désactiver E. coli sont également efficaces pour lutter contre ces bactéries pathogènes (AWWA, 2006).

B.1.3.2 Évaluation

Les études ne révèlent aucune corrélation entre les organismes indicateurs (p. ex. E. coli, coliformes totaux) et la présence de Campylobacter et de Yersinia dans des approvisionnements en eaux de surface brutes (Carter et coll., 1987; Lund, 1996; Hörman et coll., 2004). Pour cette raison, il se peut qu'E. coli ne constitue pas toujours un bon indicateur de la présence de C. jejuni et de Y. enterocolitica dans les eaux de source. Toutefois, comme on croit que les techniques de traitement et de désinfection, correctement mises en œuvre, détruisent ces micro-organismes dans l'eau potable traitée, tout indique que les recommandations qui concernent E. coli protègent suffisamment l'eau potable contre leur présence éventuelle.

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