Coronastep pas à pas: tout savoir sur les analyses

Publié le 19/11/2020

Le projet Coronastep du LIST a récemment fait l'objet de beaucoup d'attention en raison de sa capacité à suivre la présence du virus de la COVID-19 et sa concentration dans les eaux usées du Luxembourg.

Le principe de la collecte d'échantillons dans les stations d'épuration des eaux usées du pays est un principe compréhensible. Toutefois, comment fonctionne-t-il exactement? Quelles sont les étapes à suivre avant de pouvoir analyser les données finales et produire les graphiques?

Vous trouverez ci-dessous un guide étape par étape sur la manière dont les analyses des eaux usées du projet Coronastep du LIST sont réalisées.

Etape 1

Le processus débute à travers 13 stations d'épuration au Grand-Duché. La première étape consiste en un filtrage des eaux usées suivi d’un prélèvement par les employés de chaque station d’échantillons.  

Pour obtenir un échantillon réellement représentatif d'une journée, de petits échantillons sont prélevés à des intervalles de 5 à 15 minutes, selon la station d'épuration, sur une période de 24 heures. Ils sont ensuite mélangés pour donner une image sur une journée entière. Cette manipulation est importante en raison de la fluctuation au cours d’une journée de la quantité et composition des eaux usées. A titre d’exemple, presque tout le monde va aux toilettes le matin, ou prend une douche. Au cours d’une journée, il y a donc différents niveaux de concentration.

Etape 2

Un représentant du LIST collecte les échantillons représentatifs des 24 heures précédentes deux ou trois fois par semaine dans les 13 stations d'épuration des eaux usées situées à travers le pays : Schifflange, Pétange, Beggen, Bettembourg, Hespérange, Mersch, Boevange-sur-Attert, Echternach, Uebersyren, Grevenmacher, Bleesbruck, Wiltz et Troisvierges. Les échantillons sont acheminés au laboratoire du LIST situé sur le site de Belvaux.

Etape 3

Lorsque l'échantillon arrive au laboratoire, le virus de la COVID-19 ne peut y être détecté immédiatement et doit donc passer par deux étapes avant qu’il puisse être identifié. La première étape est celle de la « concentration en particules ». Il s'agit de concentrer le virus présent dans un échantillon d'eaux usées d'environ 120 ml. Cette technique de filtration permet d'éliminer l'eau et de conserver le virus en réduisant le volume. Lorsque le volume est réduit, la concentration est augmentée artificiellement. En conséquence, le nombre de particules par unité de volume rend le virus détectable. Un échantillon original de 120 ml se réduit à seulement 2 ou 3 ml, ce qui donne un facteur de concentration d'environ 60, prêt pour l'étape suivante.

Etape 4

La deuxième étape de concentration est une technique connue sous le nom d' « ultra-filtration ». Les eaux usées passent à travers une membrane et sont séparées du virus.

Etape 5

Une fois les étapes de concentration terminées, l'étape suivante consiste à isoler et à purifier le matériel génétique du virus par une extraction d'ARN (acide ribonucléique). L’ARN contenu à l’intérieur du virus peut ainsi être détecté par PCR (Réaction de Polymérisation en Chaîne), une méthode utilisée pour détecter de nombreux virus, y compris celui de la COVID-19. Par la suite, le génome du virus est isolé de l'échantillon.

Etape 6

Une fois le matériel génétique extrait, la méthode de détection par PCR est appliquée. Pour être plus précis, le processus est appelé RT-PCR, un système d'amplification du génome.

Le coronavirus est un virus à ARN, ce qui signifie que l'information génétique des molécules d'ARN n'a pas d'ADN, une particularité de ce virus. Avant que l'étape d'amplification et de purification puisse avoir lieu, les molécules du virus doivent être "rétro transcrites" de l'ARN à l'ADN - c'est ce qu'on appelle la "RT" ou transcription inverse. Une fois que la branche d'ADN a été créée, elle peut être amplifiée par une technique de PCR.

Etape 7

Les résultats des analyses en laboratoire et de l'extraction étant terminés, il est temps de regarder la date et de commencer la phase de calcul.

Les résultats de la PCR produisent un certain nombre de copies d'ADN par réaction. A partir de là, des calculs sont effectués pour revenir à l'échantillon initial, car de petites fractions de l'échantillon de départ seront analysées. Les volumes doivent être pris en considération lorsque l'on effectue des calculs ; ils changent constamment au cours des nombreuses étapes de l'analyse. Il y a ensuite des calculs de données pour transformer le nombre de copies d'ARN par réaction en nombre de copies d'ARN par litre d'eau usée.

Etape 8

La deuxième partie des calculs concerne la comparaison des données d'une station d'épuration à l'autre. Les chiffres doivent être standardisés car les stations d'épuration ne sont pas les mêmes : certaines sont plus grandes, d'autres plus petites, et le nombre de personnes raccordées diffère considérablement de l'une à l'autre. 

Etape 9

Un calcul dit "en flux" est alors effectué. La quantité d'eau qui entre quotidiennement dans les centres de traitement des eaux usées est déduite. Seule une fraction de celle-ci est utilisée dans les échantillons, mais 225 000 mètres carrés peuvent arriver par jour. Ce chiffre est donc nécessaire pour calculer le flux, qui est important pour le calcul des résultats finaux de l'infection virale.

L'eau de pluie doit également être prise en compte. Elle peut en effet augmenter la quantité d'eau dans les stations d'épuration et potentiellement réduire le signal du virus. Ceci est pris en considération en estimant le nombre de copies d'ARN par jour dans les stations d'épuration des eaux usées.

Le calcul est ensuite effectué pour le rendre équivalent à 100 000 habitants par rapport à la taille du centre et au nombre de personnes qui y sont raccordées.

Etape 10

Avec toutes les données accumulées, les informations sont envoyées au gouvernement sous forme de graphiques, et publiées sur le site web du LIST à ce lien.

Depuis l'arrivée des échantillons au laboratoire du LIST jusqu'à l'obtention de résultats approximatifs, l'ensemble du processus peut prendre entre six et huit heures. En tenant compte des échantillons qui requièrent 24 heures pour être produits et collectés, le processus complet prend environ deux jours.

Désormais, le projet Coronastep effectue ces analyses trois fois par semaine.

 

 

Partager cette page :

Contact

Dr Henry-Michel CAUCHIE
Dr Henry-Michel CAUCHIE
Envoyer un e-mail
Dr Leslie OGORZALY
Dr Leslie OGORZALY
Envoyer un e-mail