Indicateurs de contamination microbiologique de la Seine. Journées scientifiques de l environnement. 3 février L. Moulin

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1 Indicateurs de contamination microbiologique de la Seine Journées scientifiques de l environnement. 3 février L. Moulin

2 Seine usages et contamination La Seine et la Marne reçoivent de nombreux rejets, diffus (pluie, orage ) ou ponctuels (STEP ) Mais c est également une importante ressource en eau pour la région Ile de France. STEP du SIAAP Importance du suivi de la contamination Usine d eau potable d Eau de Paris et du SEDIF

3 Origine des contaminations «Cycle»de la contamination Agriculture Humains STEP Réseau EP Traitement de l eau Rivière

4 Type de contamination s microbiologiques : De nombreux contaminants microbiologiques pourraient être retrouvés dans les eaux Type Pathogène Effet Entérovirus Diarrhée/méningite Virus Hépatite A et E Infections hépatiques Norovirus Diarrhée Rotavirus Diarrhée Campylobacter Diarrhée Bactéries Shigella Diarrhée Légionella Affections respiratoires Escherichia coli STEC Diarrhée/complications Amibes Protection des bactéries/mep Protozoaires Cryptosporidium Diarrhée Giardia Diarrhée Toxoplasmes Population spécifique Exemple de contaminants hydriques d après Straub et Chandler 2003

5 Bactéries, E. coli STEC et Campylobacter Aspect E. coli STEC Escherichia coli est un groupe de bactéries dont la plupart des souches ne sont pas dangereuses Taille d environ 1 µm Certaines souches produisent des toxines de Shigella tel que O157:H7 Symptômes parfois sévères (atteinte rénale) Campylobacter Bactérie àgram, composé de 17 espèces, dont 2 sont pathogènes Espèce commensale des oiseaux Provoque des diarrhées avec parfois des complications (Guillain Barré )

6 Cryptosporidium & Giardia, Aspect Cryptosporidium Parasite protozoaire unicellulaire Plusieurs espèces (parvum ) Oocystes qui contiennent 4 sporozoïtes Taille d environ 6 à8 µm DI 50 difficilement estimable ~130 AFSSA et ~30 AWWA Giardia Cryptosporidium FITC Giardia Parasite protozoaire unicellulaire flagellé Plusieurs espèces (lamblia ) Se retrouve sous forme de kystes Taille d environ 8 à14 µm DI 50 d environ 19 kystes DAPI

7 Cryptosporidium & Giardia épidémies d origine hydrique Epidémies d origines hydriques : Pas de recherche systématique, elles sont «probablement sous estimées»

8 Virus, Entérovirus et Norovirus, Aspect Entérovirus Famille de virus nu, (comprenant différentes espèces dont le poliovirus) Taille d environ 30 nm Génome àarn de 7400 pb La dose infectieuse est faible Symptômes très différents en fonction du virus Structure du polio virus, Hogle et al 1985 Norovirus Famille de virus nu, Taille 27 à30 nm Génome àarn de 7500 pb DI 50 inferieure à 100 particules virales L une des plus importante cause de gastroentérite dans le monde.

9 Détection des pathogènes Le point commun de tous ces pathogènes : Excrétions par les fèces pour les virus, pour les bactéries De même pour les parasites Rejets sont souvent d origine fécale, d où suivi des indicateurs de contamination fécale : E. coli, Entérocoques et coliformes

10 Indicateurs de contamination fécale Escherichia coli selon les microbiologistes (Bergey s) : Souches vivants dans la partie basse des intestins des animaux àsang chaud Lactose + (sauf chez certains E. coli), Oxydase, indole + (95% des cas) «L identification des souches d Escherichia pose souvent problème [ ] c est un genre fait de souches phénotypiquement très variable» Escherichia coli selon la norme NF EN ISO : Souches Lactose +, Oxydase, Indole : Coliformes Souches Lactose +, Oxydase, Indole + : E. coli Coliformes Pas de définition, mais regroupent beaucoup de souches d origine intestinale, proches de E. coli (mais pas toujours ) Parfois on parle aussi de coliforme fécaux, > croissance à44c, plus proche de E. coli

11 Détection des E. coli NF EN ISO Principe de la méthode Filtration 100 ml Dépôt du filtre sur milieu de culture sélectif Incubation 24 à 48h à 37C Colonies lactose+ sont repiquées Incubation 24h à 37C Test du caractère Indole et Oxydase Temps total 48 à 72h

12 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN Cryptosporidium ET EN Giardia EN REGION PARISIENNE Janvier 2005 àmai 2009 Données collectées : Choisy Cryptosporidium (NF T90 455) Giardia (NF T90 455) Coliformes (ISO ) E. coli (ISO ) Entérocoques (ISO ) Débit et flux Pluviométrie Eaux de surface : 320 prélèvements Eaux usées : 160 prélèvements Usines de potabilisation STEP étudiée Autres points suivis STEP non étudiées Mons et al., 2009 Moulin et al. 2010

13 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN Cryptosporidium ET EN Giardia EN REGION PARISIENNE Coliformes moyenne variable : à UFC/100ml Maximum parfois très important, > UFC/100ml Mons et al., 2009 Moulin et al. 2010

14 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN Cryptosporidium ET EN Giardia EN REGION PARISIENNE E. coli moyenne environ 1500 UFC/100ml Seine et Marne ont des niveaux proches Ponctuellement très importantes contaminations : >10 000UFC/100ml Mons et al., 2009 Moulin et al. 2010

15 E. coli en Seine, Evolution temporelle Dégradation de la qualité jusqu à la fin des années 70 Augmentation des capacités des traitements des STEP Données CRECEP/P. Servais/Eau de Paris

16 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN entérocoques EN REGION PARISIENNE Enterocoques moyenne d environ 1000 CFU/100ml Seine et Marne ont des niveaux proches Ponctuellement très importantes contaminations > 5 000UFC/100ml Mons et al., 2009 Moulin et al. 2010

17 PARASITES : Cryptosporidium & Giardia IDENTIFICATION D autres pathogènes ont été recherché dans les eaux Outre les parasites Cryptosporidium, Giardia et Toxoplasma Campylobacter Enterovirus Norovirus Les résultats proviennent d études réalisées par Eau de Paris, parfois complétés par des résultats de l Agence de l eau Seine Normandie

18 Détection des pathogènes Cryptosporidium & Giardia Par filtration Norme NF T (juillet 2001) Filtration sur cartouche Pall environ 20L (100L pour l eau potable) IMS (séparation imunomagnétique ) Dénombrement au microscope, après coloration de l ADN au DAPI et réaction avec des anticorps spécifiques Rendement de détection de l ordre de 40 à50 %...

19 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN Cryptosporidium ET EN Giardia EN REGION PARISIENNE Giardia 98% de prélèvements positifs Concentration moyenne kystes/10l Concentration maximale 511 kystes/10l

20 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN Cryptosporidium ET EN Giardia EN REGION PARISIENNE Cryptosporidium 54 % de prélèvements positifs Concentration moyenne 1 4 oocystes/10l Concentration maximale 60 oocystes/10l

21 PARASITES : Cryptosporidium & Giardia IDENTIFICATION Campylobacter Recherche par la norme ISO en NPP Filtration à 0,45µm Préenrichissment Culture 48h à 41,5C en conditions anaérobies Les colonies caractéristiques sont dénombrées (attention beaucoup de faux positif) Résultats : Présence de Campylobacter dans 90% des prélèvements, concentration variables le plus souvent comprise entre 10 et 100 UFC/l et parfois > 100 UFC/l

22 Détection des pathogènes virus Entérovirus Norme XP T Suivi depuis 1998 de la Seine Suivi plus récent sur les rejets de STEP Contamination faible, 10% des prélèvements sont positifs avec une moyenne d environ 1 UFP/10L

23 Origine de la contamination Les rivières d ile de France sont donc impactées par des rejets d origine humaines et/ou animales > Quelle est l origine de cette contamination Rejets d eau Usées parasites? Rejets des stations? Ruissellement lors des temps de pluie?

24 Apports diffus de contamination Vérifier que des «compartiments» de rivières ne présentent pas d augmentation importante de la contamination Exemple des entérocoques sur la Seine et la Marne Apports? Seine amont Seine Aval Marne Marne Seine amont

25 Apports diffus de contamination Pour E. coli et Giardia, la somme des flux amont = flux aval Corrélation : Spermann A/A =0.95 p< Pas de rejets significatifs après Orly et Joinville jusqu à Tolbiac, en temps sec

26 SUIVI DES PARASITES ORIGINE DE LA CONTAMINATION Cryptosporidium A Tolbiac, pas de corrélations visuellement notables. Idem pour les autres ponts Aucune corrélation statistique

27 Influence des STEP : Indicateurs fécaux et parasites Forte charge en entrée, (10 8 coliformes/100ml et 10 4 Giardia/10L) Rejet de la STEP de Valenton : 5x10 5 coliformes > à environnement 50kystes/10L = à l environnement Pas d influence notable pour les parasites Influence des coliformes, qui participent àla contamination de la Seine

28 Influence des STEP : Virus Entérovirus Valeur moyenne d environ 1 à2 UFP/10L dans la seine 10 % des prélèvements sont positifs 150 UFP/10L dans les eaux usées [ UFP/10L] La STEP a une efficacité d environ 1,5 Log sur les entérovirus On observe un augmentation de la charge après la station (20% des prélèvements positifs vs 10% avant).

29 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN Cryptosporidium ET EN Giardia EN REGION PARISIENNE Contaminations en Giardia moins fréquentes en été Contaminations en Cryptosporidium plus fréquentes en automne

30 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN PARASITES A B Choisy DWP Seine Sample WWTP Rejected water Suivi de la Seine de Saint Fargeau àivry pour identifier l origine de la contamination. Prélèvements mensuels entre Septembre 2008 et mai 2009

31 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN PARASITES Contamination régulière sur tout le tronçon examiné (décantation faible?, apports limités? Concentration toujours importantes juste après l Orge (8/8 prélèvements).

32 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN Cryptosporidium ET EN Giardia EN REGION PARISIENNE Corrélation avec les autres paramètres testés Test de Spermann entre les paramètres > Aucune relation forte. Justifie un suivi spécifique de ces espèces

33 SUIVI DE LA CONTAMINATION EN Cryptosporidium ET EN Giardia EN REGION PARISIENNE Contamination notable par les indicateurs fécaux (1500 UFC/100ml pour E. coli et 1000 UFC/100ml pour les entérocoques) Eau de qualité insuffisante pour la baignade selon CE/2006 XXX Contamination parasitaire de la Seine et la Marne importante (>500 kystes/10l) Giardia > Cryptosporidium En accord avec la bibliographie internationale (France, coupé et al, Espagne, Carmena et al) Concentration identique au sud de l Île de France Contamination virale à étudier La STEP de Valenton reçoit un forte contamination Rejet en marqueur de contamination fécale notable Pour les parasites rejets de la STEP proches de la contamination de l environnement Impossibilité de corréler la présence de parasites aux indicateurs fécaux