Waterborne Pathogens: A Critical Assessment of Methods, Results and Data Analysis Microorganismes pathogènes transmis par la voie hydrique : Une évaluation critique des méthodes, des résultats et de leur interprétation

Summary

Humans harbour a variety of pathogens that are often transmitted from other animal species. A few are localized in tropical areas, but most enteric pathogens are present everywhere on the planet and they travel with their hosts to distant locations. Several of these microorganisms are transmitted by water that has been contaminated by fecal matter, whereas some are normally found in water but, given an opportunity, will cause disease (i.e., opportunistic pathogens). While waterborne outbreaks have been reported for many pathogens, assessing the proportion of the disease burden to a specific route and pathogen has proven quite elusive. Surveillance of disease in populations, even when actively done, is very inaccurate as it often gathers data on the most acute cases that are only a very small proportion of the true number of infected individuals. There are several issues discussed herein, focusing on the needs and gaps linked to waterborne pathogen monitoring. The benefits and weaknesses of current and emerging methodologies are discussed, in addition to the appropriateness of allocating resources to waterborne pathogen monitoring. The most critical gap is the lack of validation of most methods used in environmental microbiology for the detection of pathogens. Data generated by various laboratories are currently extremely difficult to compare and cannot serve as the basis for risk assessment or management. The issue of laboratory capacity is also raised, within the context of the availability of trained personnel, the application of QA/QC protocols, and accreditation on a national level. In closing, needs are identified for informed communication of the risks of waterborne pathogens, the training of highly qualified personnel, and the development and standardization of methods that will ultimately enhance water safety and public health protection.

Résumé

De nombreux microorganismes pathogènes entériques affectent l’homme et certains peuvent être acquis d’autres espèces animales. Certains sont spécifiques aux régions tropicales, mais la plupart des microorganismes entériques sont les mêmes partout sur la planète, voyageant avec leurs hôtes aux coins les plus reculés. Ils se retrouvent dans l’eau contaminée par les matières fécales excrétées. D’autres sont indigènes au milieu hydrique et sont des opportunistes, causant la maladie chez les individus susceptibles. Par la surveillance des épidémies associées à l’eau, on a pu facilement identifier ceux qui sont importants en santé publique. Il est cependant beaucoup plus difficile d’attribuer quelle part du fardeau de la maladie peut être attribuée à une voie d’exposition spécifique. La surveillance de la maladie dans les populations, même lorsqu’elle est active, est très imprécise puisqu’elle ne collige que les données sur les cas les plus graves, soit une faible partie du nombre réel d’individus infectés. À des fins de santé publique, il y a plusieurs aspects, incluant des besoins et des manques, associés au suivi des microorganismes pathogènes dans l’eau. Les bénéfices et faiblesses des méthodes courantes et émergentes doivent être présentés dans un contexte d’appropriation de ressources au suivi des microorganismes pathogènes dans l’environnement. Le simple fait de vouloir analyser des échantillons pour y détecter des microorganismes pathogènes implique des éléments que trop de chercheurs connaissent mal. Les conséquences publiques, légales, politiques et économiques ont été mises en évidence lors de plusieurs événements partout dans le monde, mais plus récemment à Sydney en Australie. Une erreur de laboratoire a conduit à la détection (fausse) de parasites (Cryptosporidium) dans l’eau potable : cette erreur a coûté plus de 37 millions de dollars et affecté trois millions de résidents sans qu’aucune infection ne soit observée. Les producteurs d’eau veulent connaître le niveau de pollution de leur eau d’approvisionnement afin de déterminer le niveau approprié de traitement : comme les méthodes sont imprécises, la marge d’erreur est très grande. Les recommandations présentes sont plutôt dirigées vers des paramètres physico-chimiques (turbidité, mesure de désinfectant en continu, etc.) et des plans de sécurité lesquels sont facilement applicables, mesurables et fiables.

Les méthodes actuelles de détection des microorganismes pathogènes sont peu fiables et leur diversité dans les différents laboratoires rend l’interprétation difficile. Le manque le plus important reste le peu de validation de la plupart des méthodes de détection des microorganismes pathogènes en microbiologie environnementale. Les données fournies par des laboratoires différents ne peuvent donc être facilement comparées et ne peuvent servir à faire des évaluations de risque ou de la gestion de risque. En général, peu de laboratoires offrent de telles analyses, le personnel qualifié est rare, les protocoles de QA/QC sont rarement présents et il n’y a aucune accréditation nationale. La formation de personnel hautement qualifié et le développement de méthodes standardisées ne pourront donc ultimement que mieux servir la santé publique. Les méthodes actuelles utilisées dans un cadre bien défini de certains projets de recherche écologiques commencent à porter fruit. Les données de positionnement géographique, climatologiques et microbiologiques doivent être évaluées afin que la qualité des données produites par les modèles écologiques soit valide. En résumé, les informations acquises sur la présence des microorganismes pathogènes dans les eaux de surface sont utiles mais ne peuvent être utilisées que si elles sont validées. Les laboratoires effectuant les analyses devront être accrédités et devront utiliser des méthodes standardisées si nous voulons comparer les données fournies. Ce n’est qu’à ce moment que l’analyse quantitative du risque microbiologique pourra se faire. Cette nouvelle approche est en émergence au niveau international et les modèles proposés doivent utiliser des données précises. Au Canada, l’Agence de santé publique du Canada s’intéresse à cette nouvelle approche. En l’absence de mesures précises, les chercheurs et les agences de contrôle doivent utiliser les indicateurs de traitement et de contamination fécale pour s’assurer de l’innocuité de l’eau de consommation. Alors que les protocoles d’analyse sont bien définis pour ces paramètres, ceux requis pour les microorganismes pathogènes ne sont pas encore établis. Or, des analyses occasionnelles ou mal ciblées ne sont pas valides pour des fins de santé publique.

Les organisations internationales, telles l’Organisation pour la coopération et le développement économique (OCDE) et l’Organisation mondiale de la santé (OMS), s’intéressent aux méthodes récentes qui allient la biologie moléculaire et la bioinformatique pour obtenir des réponses rapides et fiables sur la contamination des eaux. Ce sera par l’éducation et la communication que les risques pourront être établis et que nous pourrons en informer correctement le public en général, la communauté scientifique, les agences gouvernementales et les producteurs d’eau. Les recherches futures devront répondre aux questions de méthodologie, sensitivité, spécificité, et surtout aux questions de valeur prédictive des résultats de détection de microorganismes pathogènes.