La lutte nationale contre le COVID-19 n’est pas prête à aller aux égouts

Alors que les sites de test COVID-19 ferment et que les experts avertissent que le nombre de cas capture une petite minorité d’infections, de nombreux experts en santé publique se tournent vers une nouvelle source qui pourrait nous dire ce qui se passe avec le virus : notre caca.

Au cours des deux dernières années, les scientifiques ont développé des systèmes capables de détecter le COVID-19 dans nos eaux usées. Il s’agit d’un excellent système d’alerte précoce, car le virus peut apparaître dans les jours de déchets des gens avant qu’ils ne commencent à ressentir des symptômes ou qu’ils ne puissent se faire tester. C’est aussi moins biaisé que les données de cas : tout le monde ne peut pas trouver un test COVID-19 et tous les résultats positifs ne seront pas signalés… mais tout le monde fait caca.

Comme pour tant d’autres paramètres COVID-19, cependant, l’interprétation des données sur les eaux usées n’est pas aussi simple qu’il n’y paraît. Avant COVID-19, ce type de données n’avait pas été utilisé pour suivre les virus respiratoires. Cela signifie que les Centers for Disease Control and Prevention ont peu d’infrastructures établies sur lesquelles s’appuyer. L’agence tente de normaliser les rapports des chercheurs à travers le pays, dont beaucoup ont différentes méthodes d’échantillonnage de l’eau. De plus, les responsables de la santé des États et locaux qui citent les eaux usées comme un remplacement potentiel des nombres de cas sous-déclarés ne sont pas habitués à interpréter les données de l’environnement, ce qui comporte des mises en garde uniques et nécessite une courbe d’apprentissage pour ceux qui ont l’habitude de consulter les chiffres des hôpitaux et de la santé. cliniques.

Le projet Documenting COVID-19 a interrogé 19 agences de santé nationales et locales, ainsi que des scientifiques qui travaillent sur l’échantillonnage des eaux usées, pour en savoir plus sur les défis auxquels ils sont confrontés. Nous avons constaté que de nombreux États sont à des mois, voire plus, de pouvoir utiliser les données sur les eaux usées pour guider les décisions de santé publique, alors même que la montée en puissance d’une sous-variante omicron, BA.2, se profile. Pendant ce temps, le tableau de bord de surveillance des eaux usées hautement partagé du CDC est un travail en cours et difficile à interpréter pour les utilisateurs qui pourraient espérer suivre les tendances dans leurs domaines.

“Les gens disent : ‘Nous ne pouvons pas faire confiance au [PCR] tester les données maintenant “, et s’appuyer davantage sur les données des eaux usées, a déclaré Steve Balogh, chercheur au Metropolitan Council, une agence locale de la région métropolitaine de Twin Cities, Minnesota, qui a commencé la surveillance des eaux usées fin 2020.

Mais les services de santé ne peuvent pas simplement appuyer sur un interrupteur – ou regarder au fond d’une cuvette de toilettes – et obtenir soudainement les tendances complètes du COVID-19 à partir des eaux usées. Il faut du temps pour mettre en place une technologie d’échantillonnage, comprendre l’environnement autour d’un site d’eaux usées et collecter suffisamment de données pour que les tendances soient facilement interprétables.

Certaines universités et leurs partenaires de santé publique en Californie ont commencé à investir dans la surveillance des eaux usées au début de la pandémie. San Diego, par exemple, a commencé l’échantillonnage des eaux usées à l’automne 2020 dans le cadre des efforts de réouverture du campus de l’Université de Californie à San Diego, a déclaré Smruthi Karthikeyan, un chercheur postdoctoral qui travaille sur la surveillance. Il a ensuite été étendu à d’autres parties de la ville, y compris des sites choisis pour surveiller le COVID-19 dans les districts scolaires publics locaux.

L’équipe de Karthikeyan utilise des machines appelées « échantillonneurs automatiques », qui sont placés à l’intérieur d’un système d’égouts et programmés pour recueillir de petits volumes d’eau au fil du temps. Ces machines collectent lentement une quantité d’eau définie au cours de 24 heures, ce qui est une méthode plus approfondie que de saisir ce volume en une seule fois, car elle capture les déchets de toute la journée. Les chercheurs prélèveront alors généralement une petite partie des eaux usées, la dilueront avec d’autres produits chimiques pour préserver le matériel génétique de l’échantillon et effectueront des tests PCR COVID-19 pour déterminer si le virus est présent. Ils peuvent également effectuer des tests pour rechercher des variantes spécifiques, comme omicron. L’équipe de Karthikeyan utilise des robots pour automatiser ces étapes d’analyse et réduire les erreurs ; d’autres chercheurs ont des processus plus humains.

L’UCSD traite désormais environ 200 échantillons d’eaux usées par jour, a déclaré Karthikeyan. Lorsque des signes de COVID-19 apparaissent dans les eaux usées d’un site particulier, un autre système automatisé avertit les résidents ou les travailleurs de ce site qu’ils doivent subir un test PCR. Ces alertes aident à contenir les épidémies sur le campus de l’UCSD tout en minimisant les coûts de test.

Les personnes qui reçoivent les alertes “ont l’impression d’avoir une raison de se faire tester”, a déclaré Karthikeyan. “Et nous obtenons une conformité de 98 % lorsque nous envoyons ces e-mails aux étudiants.” D’autres collèges et universités ont également utilisé les eaux usées pour mener des tests ciblés.

Le réseau de surveillance des eaux usées de San Diego dirige également les précautions COVID-19 au système de santé UCSD, avec des conseils à plusieurs niveaux basés sur les données sur les eaux usées (et quelques autres mesures) indiquant aux travailleurs quand ils doivent se masquer, réduire leurs heures de travail en personne ou prendre autres précautions. En mars, une semaine seulement après que le système de santé a commencé à utiliser ces directives, les tendances des eaux usées ont entraîné un retour au masquage obligatoire.

Mais de nombreux endroits n’ont pas les mêmes ressources pour mettre en place une surveillance des eaux usées – ou lier les actions de santé publique aux données – que San Diego. Lorsqu’on lui a demandé s’il connaissait d’autres institutions utilisant des eaux usées pour guider leurs mesures de sécurité, le médecin-chef de l’UCSD Health, le Dr Christopher Longhurst, a répondu non: “Je ne pouvais pas vous en indiquer une.”

Ces derniers mois, des scientifiques californiens ont étendu la surveillance des eaux usées à des régions plus rurales de l’État, avec le soutien du Département de la santé publique de l’État. Cela pose de nouveaux défis : les responsables de la santé publique n’ont souvent pas l’habitude d’examiner les données provenant d’hôpitaux ou de cliniques de santé extérieurs, et il existe de nombreux obstacles logistiques à la mise en place d’un échantillonnage dans de nouveaux emplacements, combinés aux complications de l’interprétation des données provenant de zones moins peuplées, où la surveillance des eaux usées est très sensible aux changements dans la propagation du COVID-19.

Un document du Sewer Coronavirus Alert Network (SCAN) de l’Université de Stanford décrit comment le matériel génétique libéré par une personne atteinte de COVID-19 peut changer : au cours de son infection, d’une personne à l’autre et en fonction des techniques de mesure, de la météo, d’un afflux de les briseurs de printemps, ou même les pratiques commerciales locales. Par exemple, Modesto – une ville de la vallée centrale de Californie – avait beaucoup de déchets de conserverie de fruits dans ses eaux usées. Ce flux industriel a peut-être bloqué le signal du matériel génétique du coronavirus, affectant la capacité des scientifiques à l’isoler dans les tests PCR, a déclaré Colleen Naughton, professeur d’ingénierie environnementale à l’Université de Californie, Merced, qui travaille sur la surveillance des eaux usées dans cette région.

Le Maine Center for Disease Control and Prevention a été confronté à des problèmes similaires alors qu’il étendait la surveillance de Portland, le principal centre urbain de l’État, à des communautés plus rurales, a déclaré Michael Abbott, qui dirige le dépistage des eaux usées à l’agence.

L’une des usines de traitement des eaux usées de Portland est depuis longtemps un site de collecte pour Biobot, une société de surveillance des eaux usées basée à Cambridge, dans le Massachusetts. À Portland, une ville de près de 70 000 habitants, il faut une «augmentation vraiment significative» de la prévalence du COVID-19 pour que les niveaux de virus dans les eaux usées commencent à augmenter, a déclaré Abbott. Ainsi, lorsque les eaux usées augmentent, la tendance est facile à interpréter.

Mais dans les régions rurales de l’État, dont certaines ont commencé à surveiller pendant la montée subite de l’omicron, “les données ont tendance à rebondir davantage plutôt que de suivre une courbe assez lisse”, a déclaré Abbott. Un petit nombre de cas peut avoir un impact démesuré sur les niveaux d’eaux usées, en particulier lorsque ces cas représentent des touristes extérieurs se rendant dans de petites villes, comme c’est courant dans le Maine.

Alors que les responsables de la santé publique apprennent à naviguer dans les données sur les eaux usées, les agences de santé publique de plusieurs États nous ont dit qu’elles ne considéraient pas encore le système comme une source fiable pour prendre des décisions politiques – du moins pas de manière isolée. Un rapport récent de la Fondation Rockefeller a révélé que de nombreuses agences locales, en particulier celles qui desservent les zones rurales, n’ont pas la capacité interne d’exploiter pleinement les données sur les eaux usées alors qu’elles font face à des coupes budgétaires et à l’épuisement professionnel.

Le ministère de la Santé du Minnesota s’efforce d’étendre l’échantillonnage des eaux usées, a déclaré le porte-parole de l’agence, Garry Bowman, dans un e-mail. Mais cette expansion prendrait des semaines ou des mois pour se transformer en données utiles, longtemps après que les chiffres des tests PCR du Minnesota soient devenus totalement peu fiables. Et même si le Minnesota étend sa surveillance des eaux usées pour couvrir tout l’État, l’agence n’est pas sûre que le gouvernement fédéral maintienne son financement, a déclaré Bowman.

Il serait difficile de dire que ces défis locaux en matière d’eaux usées existent, cependant, en regardant le tableau de bord des eaux usées du CDC. Très médiatisé lors de son ajout au COVID Data Tracker de l’agence en février, le tableau de bord ne montrait qu’une seule métrique jusqu’au début avril : des points colorés représentant une augmentation ou une diminution des niveaux de coronavirus détectés sur chaque site au cours des deux dernières semaines. Il n’y avait aucun contexte sur la prévalence réelle du virus ou sur la façon dont les tendances récentes se comparent à des périodes plus longues.

Si un site mesure “virus non détecté” (c’est-à-dire pas de COVID-19) pendant trois semaines consécutives, puis mesure un niveau assez bas de COVID-19, le tableau de bord du CDC affichera une augmentation de 100%, a déclaré Zuzana Bohrerova, une scientifique de l’environnement à l’Ohio State University qui travaille sur le programme de surveillance de l’Ohio. Un point rouge sur le tableau de bord peut être un avertissement sérieux, ou il peut être sans importance – la présentation originale du CDC rendait difficile à dire.

“Je pense qu’ils essayaient d’être plus simples”, a déclaré Naughton à propos du tableau de bord du CDC. “Ils ne voulaient pas publier toutes les données de concentration, car ils pensaient que c’était difficile à comprendre pour les gens.”

Le 8 avril, l’agence a mis à jour ce tableau de bord, ajoutant de nouvelles mesures et la possibilité de cliquer sur un site spécifique pour un graphique montrant les tendances des eaux usées à cet endroit. Les mises à jour visaient à aider les utilisateurs à mieux comprendre les changements dans les niveaux de virus sur différents sites, a déclaré le porte-parole du CDC, Brian Katzowitz. Les experts en eaux usées qui m’ont parlé sur Twitter ont déclaré qu’ils étaient heureux de voir le CDC ajuster sa visualisation des données. Pourtant, il y a de la place pour d’autres améliorations qui rendraient les données plus facilement compréhensibles, a déclaré Katzowitz.

Même si des milliers de nouveaux sites de collecte des eaux usées sont ajoutés au réseau américain dans les semaines à venir, il faudra de sérieux investissements dans l’analyse et la communication des données pour que le pays utilise réellement ces chiffres pour prévoir de nouvelles surtensions. L’expansion de l’échantillonnage des eaux usées peut prendre des semaines ou des mois avant que l’effort ne commence à produire des données utilisables et cela coûte cher – les agences financières ne sont pas sûres que le gouvernement fédéral continuera à fournir.

Malgré ses défis, les experts affirment que la surveillance des eaux usées a un potentiel au-delà du COVID-19 – pour d’autres virus respiratoires, la résistance aux antimicrobiens et même l’identification de virus entièrement nouveaux. Mais sans un soutien fédéral continu, nous ne pourrons même pas obtenir une surveillance COVID-19 utile à un moment où cela est profondément nécessaire.


Cette histoire a été publiée en partenariat avec le Documenter le projet COVID-19, qui est soutenu par le Brown Institute for Media Innovation de l’Université de Columbia et MuckRock. Le projet collecte et partage des documents gouvernementaux liés à la pandémie de COVID-19 et travaille sur des projets de journalisme d’investigation avec des salles de rédaction partenaires.

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