Intérêt du génotypage des phages ARN F-spécifiques pour estimer la pollution fécale et virale des eaux

Les bacteriophages ARN F-specifiques sont des virus qui infectent Escherichia coli et possedent une structure et une taille comparables a celles des principaux virus enteriques pathogenes. Ils sont proposes comme indicateurs de pollution fecale du milieu hydrique, comme modeles du comportement des virus pathogenes dans l’environnement et comme outil de discrimination de l’origine de la pollution fecale. En effet, dans les eaux usees, il a ete rapporte que les genogroupes II et III avaient principalement une origine humaine alors que les genogroupes I et IV avaient, quant a eux, plutot une origine animale. Paradoxalement, peu de donnees existent quant a la repartition des differents genogroupes dans les eaux naturelles. L’objectif de ce travail a, par consequent, ete de preciser les relations existantes entre les differents genogroupes des phages ARN F-specifiques et la pollution fecale et virale des eaux naturelles. Tout d’abord, nous avons developpe les premiers systemes de RT-PCR en temps reel capables d’identifier les quatre genogroupes dans les eaux environnementales. La sensibilite, la specificite et la rapidite de detection constituent les avantages majeurs de cette approche. Par rapport aux outils existants, cette methode permet de s’affranchir de l’etape de culture et donc de minimiser les problemes engendres par des taux d’inactivation importants des particules virales infectieuses, en reponse aux stress environnementaux. En effet, les etudes de persistance, realisees aussi bien dans l’eau usee que dans l’eau souterraine, demontrent que, selon les conditions experimentales, le genome phagique est de 3 a 20 fois plus resistant que les phages infectieux. Dans un second temps, l’analyse d’echantillons d’eaux usees urbaines nous a permis de verifier que, malgre le changement de referentiel de mesure (genome versus particule infectieuse) inherent a notre methode de detection, les bacteriophages ARN F-specifiques pouvaient donner des informations interessantes quant a la caracterisation de la pollution fecale. Dans ce type de milieu, les genogroupes II et III sont majoritairement retrouves a des concentrations relativement stables au cours du temps. De maniere ponctuelle, la presence du genogroupe I a pu, a la fois, etre mise en relation avec les precipitations et avec la presence de pathogenes a caractere zoonotique (Cryptosporidium et Giardia), suggerant un apport de pollution animale par des phenomenes de ruissellement. Ceci a conforte l’idee que le genotypage pourrait constituer un outil interessant de discrimination de l’origine de la pollution fecale. En revanche, la comparaison des resultats de genotypage aux concentrations en virus pathogenes montre que ces phages ne sont pas adaptes a la prediction de la presence de norovirus et d’enterovirus, en raison d’un caractere saisonnier de ces derniers. Les deux etudes de cas consacrees aux eaux naturelles constituent l’etape majeure de notre etude. Dans un contexte de pollution principalement anthropique, il est demontre qu’au niveau de l’eau de riviere, le genogroupe II est tres majoritairement observe. Les variations de concentration de ce genogroupe ont pu etre correlees positivement avec les indicateurs bacteriens (E. coli, enterocoques) et avec les adenovirus humains attestant de son origine fecale humaine. Le genogroupe I est egalement tres souvent represente mais avec de plus amples variations de concentration. Ce genogroupe n’a ete correle ni aux indicateurs bacteriens, ni au genogroupe II, ni aux adenovirus humains, etayant l’hypothese d’une autre origine de ce genogroupe. La correlation positive avec les valeurs de turbidite de l’eau laisse supposer un apport de ces phages suite a des evenements de ruissellement. Ainsi, dans l’eau de riviere, les genogroupes I et II semblent apporter des informations interessantes quant a l’origine de la pollution fecale. Dans ce cadre, nous proposons l’utilisation d’un ratio de concentrations des genogroupes I et II pour caracteriser la pollution fecale. A titre d’exemple, pour une concentration en E. coli de 3,6 log10 NPP/100mL, la valeur du log10 (GGII/GGI) peut etre aussi bien de 3,8 que de -1,7. Avec la turbidite de l’eau, ce ratio a ete le seul parametre permettant de distinguer une modification dans la nature de la pollution fecale. Le genome des phages ARN F-specifiques n’a pas ete mis en evidence dans les prelevements d’eaux souterraines protegees de la pollution fecale. Par contre, du genome d’adenovirus humains a ete identifie dans 7 echantillons sur 60. Ainsi, des marqueurs plus persistants que le genome des phages ARN F-specifiques peuvent etre detectes. Au cours de l’etude de persistance menee dans ce milieu, aucune degradation de l’ADN n’a ete observee sur les 200 jours de l’experience, supportant l’idee que l’ADN est un marqueur de pollution fecale extremement conservateur. Finalement, les methodes nouvellement developpees au cours de cette these ont abouti a une meilleure connaissance de la distribution des differents genogroupes au sein des eaux naturelles. Le genotypage des phages ARN F-specifiques apporte des informations originales par rapport aux indicateurs bacteriens, mais ne constitue pas, a lui seul, l’indicateur universel de pollution fecale ou virale des eaux.