Développement d'outils microbiologiques et chimiques permettant d'identifier l'origine des pollutions fécales dans les eaux de baignades

La pollution organique issue des effluents d'élevage et des stations d'épuration urbaines conduit à un problème essentiel de santé publique lié à la contamination des eaux de surface où s'exercent des activités sensibles telles que la baignade. S'il est possible de déterminer les pollutions localisées liées à un dysfonctionnement des systèmes de traitement, il est beaucoup plus difficile d'identifier les pollutions organiques diffuses qui participent pourtant majoritairement à la dégradation de la qualité des eaux de surface. La problématique des pollutions diffuses est d'autant plus importante que la nouvelle réglementation européenne concernant les eaux de baignade (Directive 2006/7/CE) demande de constituer des profils de baignade qui nécessitent une identification et une hiérarchisation des sources de pollutions fécales. Le dénombrement de Escherichia coli et des entérocoques intestinaux stipulé par les textes réglementaires européens, représente actuellement le seul outil analytique permettant la mise en évidence d'une contamination fécale du milieu aquatique, sans toutefois différencier l'origine humaine ou animale de cette contamination. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles méthodes de détection de la pollution fécale qui puissent non seulement mettre en évidence une contamination mais aussi en indiquer l'origine. C'est d'ailleurs dans cet objectif que s'est développé depuis quelques années, le concept de "Microbial Source Tracking" ("Traceurs de Sources Microbiennes") qui consiste à identifier à l'aide de marqueurs microbiologiques ou chimiques les sources de pollutions fécales. Dans ce contexte, six laboratoires de recherche se sont associés pour développer des techniques de traçage des contaminations fécales afin de proposer un outil opérationnel utilisable pour différencier les sources de pollution, de leur point d'émission jusqu'au milieu récepteur final que constituent les eaux de surface. Les marqueurs qui ont fait l'objet de cette étude sont des molécules chimiques naturelles (stéroïdes, caféine), des molécules de synthèse retrouvées dans les effluents de stations d'épuration ou des rapports de fluorescence de la matière organique ainsi que des micro-organismes (bactériophages, bactéries). A la suite des développements méthodologiques, plusieurs marqueurs ont été sélectionnés : - bactéries appartenant aux groupes bactériens dominants du tractus intestinal humain (Bifidobacterium adolescentis) et porcin (Lactobacillus amylovorus) ; - Bacteroidales spécifiques des humains, porcins et bovins (HF183, Pig-2-Bac, Rum-2-Bac); - génogroupes humains des bactériophages F ARN spécifiques; - rapports de stéroïdes : coprostanol/(24ethylcoprostanol+coprostanol) (R1) et sitostanol/coprostanol (R2); - caféine, benzophénone et tri(2-chloroethyl)phosphate (TCEP)

Relative Decay of Fecal Indicator Bacteria and Human-Associated Markers: A Microcosm Study Simulating Wastewater Input into Seawater and Freshwater

Fecal contaminations of inland and coastal waters induce risks to human health and economic losses. To improve water management, specific markers have been developed to differentiate between sources of contamination. This study investigates the relative decay of fecal indicator bacteria (FIB, Escherichia coli and enterococci) and six human-associated markers (two bacterial markers: Bacteroidales HF183 (HF183) and Bifidobacterium adolescentis (BifAd); one viral marker: genogroup II F-specific RNA bacteriophages (FRNAPH II); three chemical markers: caffeine and two fecal stanol ratios) in freshwater and seawater microcosms seeded with human wastewater. These experiments were performed in darkness, at 20 °C and under aerobic conditions. The modeling of the decay curves allows us (i) to compare FIB and markers and (ii) to classify markers according to their persistence in seawater (FRNAPH II < HF183, stanol ratios < BifAd, caffeine) and in freshwater (HF183, stanol ratios < FRNAPH II < BifAd < caffeine). Although those results depend on the experimental conditions, this study represents a necessary step to develop and validate an interdisciplinary toolbox for the investigation of the sources of fecal contaminations