Verontreiniging van zwemwater en schelpdieren door uitwerpselen: hoe de bronnen te identificeren
Sommige van deze micro-organismen kunnen pathogeen zijn voor de mens en maken daarom niet alleen zwemmers ziek, maar ook consumenten van schelpdieren. Tweekleppige dieren - oesters, mosselen of kokkels - voeden zich namelijk met plankton: ze filteren en concentreren zo de bacteriën en virussen die in het water aanwezig zijn.
De meeste van deze pathogene micro-organismen zijn van fecale oorsprong. Ze komen uit het spijsverteringskanaal van mens en dier, zoals salmonella, Campylobacter, zeker Escherichia coli (E coli) die pathogeen kunnen zijn, of menselijke darmvirussen zoals norovirussen waarvan bekend is dat ze veroorzakers zijn van infecties of voedselvergiftiging.
In 2021 was 8,3% van de gerapporteerde collectieve door voedsel overgedragen ziekten (TIAC) te wijten aan de consumptie van schaaldieren. Darmvirussen zijn vermoedelijk verantwoordelijk voor 75% hiervan.
Deze pathogene micro-organismen worden vaak door stroomopwaartse antropogene lozingen naar de kustwateren gebracht. Ze zijn bijvoorbeeld gevonden in kustgebieden en hun stroomgebieden in Frankrijk.
Het risico van besmetting van kustwateren door deze pathogene micro-organismen kan niet worden ingeschat door hun directe onderzoek vanwege hun grote diversiteit, hun vaak lage aantallen en de kosten en tijd die nodig zijn voor deze analyses.
Bronnen van bacteriële inputs in de kustzone. ifremer, Aangeboden door de auteur
Op zoek naar bacteriën
Ook op internationaal niveau is gekozen voor een alternatief om de sanitaire kwaliteit van oppervlaktewater en partijen schelpdieren te beoordelen. Het bestaat uit het onderzoeken en kwantificeren van bacteriële indicatoren van fecale verontreiniging: E coli en intestinale enterokokken door kweek, die wijzen op de aanwezigheid van fecale verontreiniging en dus op de mogelijke aanwezigheid van pathogene micro-organismen.
Om de menselijke gezondheid te behouden, volgens de Europese regelgeving, de classificatie van badzones (tijdens het badseizoen), groeiende gebieden (schelpdierkweekgebieden, gecontroleerd gedurende het hele jaar) en visgebieden aan de kust is gebaseerd op onderzoek en kwantificering van deze indicatoren in wateren of schelpdieren.
Hoge concentraties van deze indicatoren kunnen leiden tot degradatie of sluiting van deze verschillende gebieden en vereisen zuivering van schelpdieren uit schelpdierkweekgebieden of heruitzetting hiervan vóór hun marketing.
Uit de classificatie van zwemwateren in 2022 in Europa blijkt dat de Frankrijk staat op de 21ᵉ positie als we rekening houden met de parameter "aandeel water geclassificeerd als uitstekende kwaliteit". Van de 2074 badzones in zeewater en de 1296 in zoet water die in Frankrijk worden gecontroleerd, werden respectievelijk 77,9% en 73,2% van de badzones geclassificeerd als uitstekende kwaliteit en 97,0% en 89,3% als voldoende kwaliteit, met een lichte verslechtering van het sanitair kwaliteit van water sinds 2019.
Identificatie van bronnen van fecale verontreiniging
Om de sanitaire kwaliteit van water en schelpdieren te verbeteren, is het noodzakelijk om preventieve en curatieve maatregelen te nemen om de verontreiniging door fecale oorsprong te beperken. Ook discriminatie en prioritering van besmettingsbronnen zijn prioriteiten geworden.
Oestertafels in een kweekgebied voor schelpdieren. Aouregan Terre-Terrillon, Ifremer, Aangeboden door de auteur
Om microbiologische verontreiniging en de oorsprong ervan te identificeren, is de eerste stap het beoordelen van de verontreiniging door E coli water en schelpdieren in het betrokken gebied, maar ook verder stroomopwaarts in de rivierwateren van de stroomgebieden die hierop van invloed kunnen zijn. De tweede stap is het identificeren van de oorsprong van deze indicator van fecale verontreiniging.
Om de bronnen van deze bacteriën te identificeren, gebruiken we methoden gegroepeerd onder de term Opsporen van microbiële bronnen (MST of microbiële bronopsporing, TSM).
Bij Ifremer hanteren we sinds 2005 de benadering die is gebaseerd op het zoeken naar microbiologische markers die zich richten op het DNA van bacteriën door middel van genamplificatie (de nu beroemde kwantitatieve PCR) en hebben we bacteriële markers ontwikkeld of gebruikt die zijn gekoppeld aan een precieze besmettingsbron: bijvoorbeeld Varken , herkauwers (runderen en schapen), wilde vogels en nog recenter zeehondenmarkeringen.
Hier is bijvoorbeeld hoe de varken marker, aangeduid als Pig2Bac, werd ontwikkeld. Hij was internationaal gevalideerd en is gebruikt in tal van studies, zowel in Frankrijk als in andere landen.
We verzamelden eerst een groot aantal varkenspoep en -drijfmest van varkenshouderijen in Frankrijk. We hebben er het bacteriële DNA uit gehaald en vervolgens de DNA-sequenties geamplificeerd die overeenkomen met bacteriën van de orde Bacteroidales, geselecteerd als de meeste anaerobe bacteriën van de darmflora van warmbloedige dieren en mensen, voor sommigen van hen. gastheer (hier varken) en vermenigvuldigen zich niet in de omgeving.
Vervolgens hebben we deze sequenties vergeleken met andere sequenties van bacteriën van dezelfde orde, maar geïdentificeerd in andere bronnen: mens, rund en vogel.
Methode voor het identificeren van bronnen van ontlasting met behulp van genetische markers. In deze illustratie, als voorbeeld, zijn de bronnen van uitwerpselen die in de laatste stap zijn geïdentificeerd mens en varken. Michèle Gourmelon en Elsa Couderc, geïnspireerd door Nshimyimana et al., Water Research 2017, gemaakt met Piktochart, CC BY-SA
Zo zijn sequenties van bacteriën geïdentificeerd die specifiek bij varkens aanwezig zijn. Vervolgens werden PCR-primers ontworpen die zich op deze sequenties richten. Vervolgens hebben we geverifieerd dat de Pork-marker positieve resultaten gaf in monsters van varkensoorsprong (evaluatie van gevoeligheid) en negatief in monsters van andere oorsprong (evaluatie van specificiteit). We hebben dus aangetoond dat deze marker een sensitiviteit heeft van 100% en een specificiteit van 99%. Deze zeer goede resultaten maakten het dus mogelijk om deze merker van varkensbesmetting te valideren.
Om een markering echter relevant te laten zijn, moet deze blijk geven van persistentie in water, vergelijkbaar met die van de indicator E coli. We hebben daarom gedurende enkele dagen in het laboratorium de concentraties van de Pig2Bac-marker en van gemonitord E coli in zoet water en zeewater kunstmatig verontreinigd met varkensmest. Deze marker en andere die we ook hebben getest, bleven over het algemeen iets korter in het water. dat E coli geteld door cultuur : het zou daarom eerder gericht zijn op recente fecale besmetting. Het is echter belangrijk om te bedenken dat de variabele omstandigheden van temperatuur, zoutgehalte en zuurstofvoorziening van het water een invloed hebben op de persistentie van deze bacteriën en dat het moeilijk is om deze resultaten te extrapoleren naar onderzoek in de natuurlijke omgeving.
Deze marker en die van andere bronnen worden gebruikt bij wetenschappelijke studies en routinematig door wateranalyselaboratoria om aan de eisen van waterbeheerders te voldoen.
Om meer vertrouwen te hebben in de resultaten van bronidentificatie, kunnen we alleen aanraden om meerdere doelen parallel te zoeken vanuit dezelfde bron en vanuit verschillende bronnen; in dit geval spreken we van het gebruik van een "TSM toolbox" oftewel MST-toolbox. Bacteroidales-markers en chemische verbindingen, fecale stanolen, hebben dus interessante resultaten opgeleverd. bij het volgen over meerdere sites.
de mitochondriale merkers die rechtstreeks gericht zijn op het DNA van de gastheer, kunnen ook darmvirussen en bepaalde bacteriofagen of virussen van bacteriën worden gebruikt, evenals ingenomen chemische verbindingen zoals cafeïne en medicijnen voor de gezondheid van mens of dier.
Daarnaast kunnen we vergelijk bacteriegemeenschappen in bronnen en eaux door high-throughput sequencing-methoden.
De aanpak Opsporen van microbiële bronnen wordt nog steeds verrijkt door de beschrijving en validatie van nieuwe markers, evenals door de integratie van de nieuwste technologische ontwikkelingen voor zich beter richten op de gezochte agenten. Deze ontwikkelingen en de integratie van nieuwe methoden kunnen de identificatie van bronnen van fecale verontreiniging in het milieu en daarmee uiteindelijk de kwaliteit van water en schelpdieren alleen maar verbeteren.
Concluderend, voor correct gebruik van markeringen en correcte identificatie van bronnen is het essentieel: het studiegebied te kennen waarin ze worden gezocht; rekening te houden met de invloed van factoren zoals regenval, die de vervuiling kunnen verergeren; terug te gaan naar de rivieren waarvan is vastgesteld dat ze invloed kunnen hebben op de badplaats of het bestudeerde schelpdiergebied; om indien mogelijk verschillende complementaire merkers te associëren en ernaar te zoeken in verschillende monsters genomen van dezelfde locatie en in de wateren stroomopwaarts onder verschillende omstandigheden, in plaats van een eenvoudige eenmalige zoektocht uit te voeren met weinig discriminatie.
Michel Gourmelon, Microbioloog, ifremer
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder Creative Commons-licentie. Lees deorigineel artikel.
