Département Gestion des eaux urbaines

SARS-CoV-2 dans les eaux usées

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Démarre en novembre 2022 : Wastewater-based Infectious Disease Surveillance WISE SNSF Sinergia Project (en collaboration avec l'ETHZ et l'EPFL)

La propagation des maladies infectieuses est traditionnellement surveillée à l'aide de données cliniques. Cependant, pour de nombreux agents pathogènes, la collecte de données cliniques est insuffisante. L'épidémiologie basée sur les eaux usées, sur laquelle se concentre ce projet, offre une approche complémentaire permettant de suivre la dynamique des maladies infectieuses indépendamment de la surveillance clinique.

Contenu et objectifs du projet de recherche. L'objectif de ce projet est de développer les méthodes et les analyses de la surveillance des maladies infectieuses basée sur les eaux usées que nous avons établies pendant la pandémie Covid-19. Nous allons notamment étendre notre travail à d'autres agents pathogènes (coronavirus humains, grippe, norovirus et autres entéropathogènes). Nous voulons ainsi répondre en premier lieu aux trois questions de recherche suivantes :

  1. Quels facteurs ont déterminé la propagation épidémiologique des virus ? À quel stade peut-on détecter les épidémies virales et modéliser leur propagation future à partir de l'analyse des eaux usées ?
  2. Pouvons-nous déterminer rapidement les variantes génétiques qui lancent une vague épidémiologique ? Pouvons-nous déterminer l'évolution future de la vague sur la base des données des eaux usées ?
  3. Comment un virus pandémique se transforme-t-il en virus endémique ? Dans quelle mesure pouvons-nous prédire les caractéristiques endémiques ?

Contexte scientifique et social du projet de recherche. Nous transmettrons les résultats de l'épidémiologie basée sur les eaux usées directement à l'Office fédéral de la santé publique, responsable des épidémies, et aux décideurs concernés. Nous offrons ainsi, pour les aspects surveillés ici, une base supplémentaire, basée sur des données, pour les décisions en matière de politique de santé. De manière générale, nous soutiendrons le transfert de la recherche en épidémiologie basée sur les eaux usées vers un système de surveillance à l'échelle nationale.

Programme nationale des eaux usée OFSP

Les données du monitoring national des eaux usées de l'OFSP sont publiées depuis juillet 2022 sur le tableau de bord de l'OFSP charge virale dans les eaux usées.

Description et histoire du projet

Description du projet

L'épidémiologie basée sur les eaux usées permet de mieux comprendre la charge virale et la dynamique de la pandémie actuelle du COVID-19. Grâce à la surveillance de l'ARN du SRAS-CoV-2 dans les eaux usées des stations d'épuration en Suisse, les eaux usées complètent d'autres indicateurs épidémiologiques, tels que les cas signalés et donnent ainsi une image plus complète de l'évolution de la pandémie.  L'ARN du SRAS-CoV-2 dans les eaux usées donne également un aperçu de la circulation des variants préoccupants par le biais de la détection ciblée de mutations caractéristiques ainsi que par le séquençage du génome entier.  Dans ce projet, nous continuons à développer, à appliquer et à évaluer des méthodes de détection qui soient sensibles et spécifique au SRAS-CoV-2 et à d'autres agents pathogènes dans les eaux usées afin d'obtenir des informations supplémentaires sur les dynamiques de ces maladies.

Histoire du projet

Mise à jour, décembre 2021

Nous mesurons dans les eaux usées la part relative (pourcentage) des mutations de signature du variant delta (S:L452R) et des variants alpha/omicron (HV69/70). Les données sont disponibles ici et une visualisation est disponible ici.

Mise à jour, juin 2021

Sur la base des données provenant des eaux usées, nos partenaires du projet de l'ETHZ (Groupe cEvo, BSSE) ont estimé le nombre effectif de reproduction Re, c'est-à-dire le nombre de personnes qu'un individu infecté infectera au fil du temps. Ces estimations sont visualisées ici avec une comparaison directe des estimations basées sur les cas cliniques.

Mise à jour, mai 2021

Les extraits des échantillons d'eaux usées sont séquencés au FGCZ. A l'aide d'outils bioinformatiques, nos partenaires de projet de l'ETHZ (Computational Biology Group, BSSE) estiment la prévalence de différents mutations du SARS-CoV-2. Les résultats de six STEP pour B.1.1.7, B.1.351, P.1 et B.1.617* sont présentés ici.

Mise à jour, avril 2021

Le projet «AbwasSARS-CoV-2» a été lancé en février 2021 en collaboration avec l'OFSP (voir point de presse du 9 mars 2021, lien vers la vidéo à partir de la minute 15:36). Dans ce projet, des échantillons sont prélevés quotidiennement dans les eaux usées brutes à l'entrée de six stations d'épuration (voir Figure 2) afin de mesurer la quantité d'ARN de SARS-CoV-2 qu'ils contiennent (résultats ici).

Figure 2: Localisation des six stations d'épuration du projet «AbwasSARS-CoV-2» chapeauté par l'OFSP, avec indication de la taille de leur bassin versant. Au total, ces six stations recueillent et traitent les eaux usées de près d'un million d'habitants.

En ce moment, les séries de mesures sont généralement actualisées une à deux fois par semaine (en raison d'impératifs dus aux capacités de transport et de traitement, cette actualisation ne s'effectue pas le même jour pour toutes les stations). Les liens suivants donnent accès aux graphiques correspondant aux différentes STEP (encore en allemand pour la plupart):

Ensemble  de toutes les stations d'épuration

Altenrhein ARA Altenrhein

Chur ARA Chur

Laupen ARA Sensetal

Lausanne STEP Vidy

Lugano CDA Lugano

Zürich ARA Werdhölzli

Mise à jour, octobre 2020

Après une phase très active de développement de la méthode et de collecte des données, les produits et résultats suivants sont maintenant disponibles :

Mesures, quasiment en temps réel, à l'entrée des deux stations d'épuration de Zurich (ARA Werdhölzli) et de Lausanne (STEP de Vidy): graphique de Zurich et graphique de Lausanne [en anglais uniquement; ces graphiques ne seront pas actualisés après la mise à jour d'avril 2021, voir nouveaux liens plus haut]

Protocoles pour la préparation des échantillons: protocole d'ultrafiltration  (nouvelle version ici) et protocole d'extraction [en anglais uniquement]

Réponses aux questions les plus fréquentes, foire aux questions (voir lien vers la FAQ)

Description initiale du projet, Juin 2020

Application de l'épidémiologie des eaux usées à la détection du SARS-CoV-2

L'étude des eaux usées livre des informations qui peuvent contribuer à mieux comprendre l'ampleur et la dynamique de la pandémie de Covid-19 que nous traversons actuellement. Bien que le Covid-19 soit une maladie des voies respiratoires, l'organisme humain excrète une part considérable du matériel génétique du virus (ARN) dans les selles. En collectant des échantillons d'eaux usées domestiques et en y dosant cet ARN, nous pouvons savoir si des personnes sont porteuses du virus dans le bassin versant de la station d'épuration et pouvons avoir une idée de leur nombre. Suite au temps qui s'écoule entre l'apparition de symptômes et la confirmation de l'infection par un test, l'analyse des eaux usées pourrait permettre de détecter la circulation du virus dans les communes concernées avant que les données des tests sur les personnes ne soient disponibles.

Figure 1: Au début de la première vague, nous avons prélevé des échantillons à l'entrée de 12 stations d'épuration (cercles verts) et avons poursuivi à Lausanne et à Zurich. Les échantillons de 19 grandes stations d'épuration (cercles à bord gras) permettraient d'appréhender 2,5 millions de personnes.

Dans cette étude, nous (c'est-à-dire les laboratoires de Tim Julian et Christoph Ort à l'Eawag et de Tamar Kohn et Xavier Fernandez Cassi à l'EPFL) avons dosé l'ARN du SARS-CoV-2 dans des échantillons d'eaux usées prélevés à Lausanne, à Zurich et dans le Tessin du début de la pandémie (fin février 2020) jusqu'à aujourd'hui. Nous allons intégrer les résultats dans des modélisations de l'évolution de l'épidémie et espérons ainsi obtenir des informations utiles sur l'état de cette maladie en Suisse. Par ailleurs, nous développerons et optimiserons des méthodes permettant la détection du SARS-CoV-2 à très faible concentration afin de mettre au point un système d'alerte précoce en cas de survenue ou de reprise de la pandémie.

Publications

Cariti, F., Tuñas Corzon, A., Fernandez-Cassi, X., Ganesanandamoorthy, P., Ort, C., Julian, T. R., & Kohn, T. (2022). Wastewater reveals the spatiotemporal spread of SARS-CoV-2 in the Canton of Ticino (Switzerland) during the onset of the COVID-19 pandemic. ACS ES&T Water. https://doi.org/10.1021/acsestwater.2c00082

Jahn, K., Dreifuss, D., Topolsky, I., Kull, A., Ganesanandamoorthy, P., Fernandez-Cassi, X., … Beerenwinkel, N. (2022). Early detection and surveillance of SARS-CoV-2 genomic variants in wastewater using COJAC. Nature Microbiology, 7, 1151-1160. https://doi.org/10.1038/s41564-022-01185-x

Huisman, J.S.,  Scire, J., Caduff, L., Fernandez-Cassi, X., Ganesanandamoorthy, P.,  Kull, A.,  Scheidegger, A., Stachler, E., Boehm, A.B., Hughes, B., Knudson, A., Topol, A., Wigginton, K.R., Wolfe, M.K., Kohn, T., Ort, C., Stadler, T., Julian, T.R. (2022). Wastewater-Based Estimation of the Effective Reproductive Number of SARS-CoV-2. Environ. Health Perspect. 130:5. https://doi.org/10.1289/EHP10050

Caduff L., Dreifuss D., Schindler T., Devaux A.J., Ganesanandamoorthy P., Kull A., Stachler E., Fernandez-Cassi X., Beerenwinkel N., Kohn T., Ort C., Julian T.R. (2022). Inferring transmission fitness advantage of SARS-CoV-2 variants of concern from wastewater samples using digital PCR, Switzerland, December 2020 through March 2021. Euro Surveill. 27(10). https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2022.27.10.2100806

Fernandez-Cassi X., Scheidegger A., Bänziger C., Cariti F., Tuñas Corzon A., Ganesanandamoorthy P., Lemaitre J.C., Ort C., Julian T.R., Kohn T. (2021). Wastewater monitoring outperforms case numbers as a tool to track COVID-19 incidence dynamics when test positivity rates are high. Water Res. 200: 117252. https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117252

 

 

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