Page 15 : Recommandations au sujet de la qualité des eaux utilisées à des fins récréatives au Canada – Troisième édition

Partie II : Documentation technique

10.0 Dépistage des sources de pollution fécale

Description

Les eaux récréatives peuvent être exposées à une grande variété de sources de contamination fécale : la pollution fécale peut être originaire des effluents de stations d'épuration des eaux usées, des trop-pleins d'égouts pluviaux et d'égouts unitaires, de fosses septiques défectueuses ou mal conçues, de pratiques culturales peu appropriées, d'exploitations d'élevage intensif du bétail ou de la volaille, des animaux sauvages (p. ex. bernaches et goélands), et même des usagers des eaux récréatives eux-mêmes. Une meilleure connaissance des sources particulières de contamination fécale peut faciliter l'évaluation des risques pour la santé publique et la mise en place des mesures appropriées de gestion de ces risques. Ces mesures peuvent permettre de limiter les cas où il devient nécessaire d'afficher des avis d'interdiction et de prévenir les éclosions de maladies d'origine hydrique.

Diverses méthodes chimiques et microbiologiques peuvent servir au dépistage des sources de pollution fécale.

Méthodes chimiques

On a étudié la possibilité de faire de divers composés chimiques des marqueurs des sources anthropiques de pollution fécale. Les méthodes chimiques de dosage sont fondées sur la détection des composés chimiques dont on sait qu'ils aboutissent dans les matières fécales par suite d'activités humaines - p. ex. consommation ou métabolisme et excrétion subséquente dans les selles, ou élimination dans les eaux d'égout. On a proposé d'utiliser la caféine, les détergents, les azurants de lessive, les parfums, les stérols et les stanols fécaux en guise de marqueurs de la pollution fécale provenant des installations de traitement d'eaux usées (Glassmeyer et coll., 2005). Des traceurs chimiques comme les teintures ont aussi servi à confirmer des sources ponctuelles suspectées de contamination comme les effluents d'eaux usées. L'utilisation de marqueurs chimiques présente l'immense avantage de limiter le temps requis pour l'analyse comparativement à de nombreuses méthodes microbiologiques. La présence et le devenir dans l'environnement des marqueurs chimiques et la sensibilité des méthodes de détection aux fins desquelles ils sont utilisés soulèvent encore de nombreuses interrogations. De plus amples recherches seront nécessaires pour lever certaines des incertitudes entourant l'utilisation de ces marqueurs comme indicateurs de sources de contamination fécale.

Méthodes microbiologiques

Le dépistage microbiologique des sources (MST) est un nouveau champ de recherche. Ses méthodes s'appuient sur la comparaison de similitudes entre les microorganismes présents dans des échantillons d'eau et ceux provenant de sources fécales connues, afin de formuler des hypothèses sur la source de pollution fécale. Au cours des dernières années, un nombre croissant de ces méthodes microbiologiques ont été mises au point (Scott et coll., 2002; Simpson et coll., 2002; Meays et coll., 2004; Edge et Schaefer, 2006). On a donc porté une plus grande attention à ces méthodes qu'aux méthodes chimiques.

Les méthodes microbiologiques de dépistage des sources de pollution se divisent en deux catégories, selon qu'elles s'appuient ou non sur une banque de matériel microbien de référence. Celles qui utilisent de telles banques ont été jusqu'à présent plus largement utilisées, même si les autres retiennent aujourd'hui de plus en plus l'attention. Dans la première catégorie de méthodes, le chercheur choisit une bactérie fécale indicatrice (p. ex. E. coli ou un entérocoque) et dresse une liste des caractéristiques d'isolats particuliers obtenus à partir de sources connues de pollution fécale. Il peut ainsi par exemple constituer une base de données des profils de résistance aux antibiotiques ou d'empreintes génétiques d'isolats d'E. coli provenant d'excréments d'animaux et d'effluents d'eaux usées municipales (Wiggins, 1996; Dombek et coll., 2000; Carson et coll., 2001). Il s'agit ensuite de comparer les profils ou les empreintes génétiques d'isolats d'E. coli « inconnus » issus d'échantillons d'eaux récréatives à ceux, « connus », de la banque de matériel préalablement constituée, pour en tirer des conclusions statistiques concernant leurs sources.

Les méthodes qui n'utilisent pas de banques de matériel microbien dépendent plutôt de la détection de marqueurs inféodés à certains hôtes pour indiquer la présence dans l'eau d'une contamination fécale provenant d'un hôte particulier - humain ou animal. La plupart de ces méthodes utilisent la réaction en chaîne de la polymérase (PCR) pour détecter la présence de tels marqueurs dans les échantillons d'eau. Il peut par exemple s'agir de gènes de toxines (Khatib et coll., 2002, 2003), de gènes de facteurs de virulence (Scott et coll., 2005), ou de séquences d'ADN à haut niveau de conservation (Bernhard et Field, 2000a). Les marqueurs d'ADNr 16S du genre Bacteroides comptent actuellement parmi ceux qui donnent les résultats les plus prometteurs pour le dépistage des sources de pollution fécale. Ces bactéries anaérobies sont très largement représentées dans la flore fécale des animaux à sang chaud. Bernhard et Field (2000b) ont mis au point des tests PCR fondés sur l'ADNr 16S de Bacteroides qui sont spécifiques aux ruminants et aux humains, et les ont utilisés avec succès dans des études de dépistage microbiologique des sources de pollution des eaux récréatives (Boehm et coll., 2003; Bower et coll., 2005; Noble et coll., 2006).

L'un des enjeux importants du dépistage microbiologique des sources de pollution a été de faire une distinction entre la contamination fécale d'origine humaine et celle d'origine animale, étant donné que la pollution fécale d'origine humaine (p. ex. provenant des eaux usées) pourrait présenter, pour la santé des humains, des risques différents de ceux liés à la pollution fécale d'origine animale. On risque davantage de trouver des virus qui infectent les humains dans les déchets fécaux d'origine humaine. Toutefois, certains animaux sauvages peuvent également transporter des agents pathogènes dangereux pour la santé humaine comme les Campylobacter, les Cryptosporidium et les Giardia.

Les études réalisées à la fin des années 1990 en vue de mettre au point des outils microbiologiques de dépistage des sources de pollution fécale ont engendré de grands espoirs. Certaines publications récentes (Griffith et coll., 2003; Stoeckel et coll., 2004) ont toutefois fait état de limites inhérentes à l'utilisation de ces méthodes. Les banques de matériel microbien sur lesquelles s'appuient certaines méthodes doivent contenir une masse considérable de données et présentent des taux élevés d'erreurs de classification. Les méthodes qui n'utilisent pas de telles banques manquent d'informations sur la spécificité à l'hôte des marqueurs. De plus amples recherches seront nécessaires pour mieux connaître les avantages et cerner les limites des méthodes de dépistage microbiologique des sources de pollution.

État actuel des connaissances

On juge, à l'heure actuelle, que même s'il existe de nombreuses méthodes de dépistage microbiologique des sources de pollution, aucune ne saurait être qualifiée de meilleure méthode mondialement reconnue. Si certaines d'entre elles ont atteint un degré d'avancement tel qu'on pourrait les envisager pour l'élaboration d'une norme, d'autres ne sont encore que des outils d'expérimentation et de recherche (Edge et Schaefer, 2006). On considère, en outre, que pour toute étude de dépistage microbiologique des sources de pollution, il vaut mieux pouvoir compter sur des sources de données multiples avant d'effectuer de quelconques déductions concernant les sources de contamination fécale.

Les résultats de certaines études récentes de dépistage microbiologique des sources de pollution ont fait l'effet d'une douche froide sur la communauté des chercheurs, en illustrant certains des défis considérables qui restent toujours à relever dans ce domaine. On peut mentionner, en particulier, les coûts élevés des analyses et les difficultés que pose l'utilisation de ces techniques dans des bassins versants comptant de multiples sources de pollution fécale. Il existe toutefois des exemples d'utilisations réussies de ces méthodes de dépistage sur le terrain, lesquelles ont notamment permis d'identifier des sources inattendues de pollution fécale, de vérifier des informations fondées sur d'autres sources de données, de résoudre des problèmes locaux de fermeture de plages exposées à des sources limitées de contamination, et de fragmenter des dossiers trop complexes en sous-études plus faciles à gérer. Edge et Hill (2007) ont fait la démonstration de l'utilisation de deux méthodes de dépistage microbiologique des sources de pollution fondées sur des banques de matériel microbien, qui ont permis de prouver que les fientes d'oiseaux, et non les eaux usées municipales, constituaient la source principale d'une pollution fécale qui avait contraint les autorités à limiter l'accès du public à une plage du havre Hamilton.

Le champ de recherche sur le dépistage microbiologique des sources de pollution continue d'évoluer et les méthodes s'améliorent. De nouveaux outils moléculaires comme les microréseaux à base d'ADN (Hamelin et coll., 2006; Soule et coll., 2006) et les méthodes de génotypage des protozoaires (Jiang et coll., 2005; Ruecker et coll., 2007) pourraient conduire à l'identification de nouveaux marqueurs ADN spécifiques à l'hôte. D'autres outils, fondés sur les marqueurs ADN des cellules de l'hôte dans les excréments, pourraient s'avérer utiles pour le dépistage des sources de pollution fécale à l'avenir (Martellini et coll., 2005).

Application des méthodes de dépistage microbiologique

Il convient de reconnaître que les travaux de dépistage microbiologique peuvent être longs et coûteux. De plus, compte tenu de l'état actuel des connaissances, il est possible que nous ne soyons pas en mesure de trouver toutes les sources d'une contamination fécale dans un bassin versant donné ou dans une zone de loisirs aquatiques donnée.

Il est donc impératif de bien cerner le problème de la contamination fécale avant d'envisager d'entreprendre une étude de dépistage microbiologique des sources de cette pollution. Une enquête relative à la sécurité et à l'hygiène du milieu peut constituer une première étape utile pour aider les exploitants des zones de loisirs aquatiques, les fournisseurs de services et les autorités locales à déterminer les sources de contamination qui risquent d'influer sur la qualité des lieux dont ils sont responsables.

Dans l'état actuel des choses, il n'est pas possible de recommander une méthode standard d'identification des sources de contamination fécale qui pourrait s'appliquer à toute situation liée à la qualité des eaux récréatives. Le choix de la méthode de dépistage à utiliser dépendra de facteurs tels que la complexité et le nombre possible de sources de pollution fécale, de considérations de nature géographique et temporelle relatives à la zone d'étude, et de la disponibilité des fonds, de l'équipement et des experts requis pour réaliser l'étude. Les personnes qui choisissent d'adopter cette approche trouveront des conseils sur le choix d'une méthode appropriée de dépistage microbiologique des sources de pollution dans des publications de l'U.S. EPA (2005b) et de l'U.S. Geological Survey (Stoeckel, 2005).

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