Suivi du SARS-CoV-2 dans les eaux usées

Le réseau Obépine, créé en avril 2020, rassemble plusieurs équipes de recherche pluridisciplinaires autour d’une thématique commune : la quantification et le suivi du SARS-CoV-2 dans les eaux usées.  

13 laboratoires ont ainsi pris en charge les analyses bihebdomadaires de plus de 200 stations d’épuration en France métropolitaine et dans les DOM-TOM depuis Mars 2020.  

Le besoin

L’objectif était d’abord de déterminer une liste de stations à surveiller de manière récurrente parmi plus de 22 000 stations présentes sur le territoire français, ainsi qu’une deuxième liste de stations sec ondaires à surveiller de manière ponctuelle en cas de circulation prononcée du virus. Par la suite, il  a été demandé à SUMMIT de proposer une approche permettant à la fois d’estimer l’erreur de mesure commise sur les analyses quantitatives par RT-qPCR ou ddPCR et de proposer une reconstitution du signal sous-jacent une fois cette  erreur retirée.

Il était également nécessaire de développer plusieurs plateformes permettant la collecte et le stockage sécurisé des résultats d’analyses, ainsi que des rapports d’analyses communiqués aux communautés de communes partenaires du réseau.

Avec l’émergence d’une multitude de variants du SARS-CoV-2, il est devenu important d’estimer leurs proportions respectives dans un échantillon d’eaux usées après séquençage des copies d’ARN ou via quantification spécifique par PCR sur une mutation caractéristique de ces variants. Enfin, l’une des responsabilités de SUMMIT était d’analyser les données du réseau dans le but de produire des publications scientifiques répondant à des questions bien spécifiques. 

 


 

Les solutions mathématiques

Pour la phase de sélection des stations, nous avons travaillé sur la définition de variables d’intérêt p ermettant de discriminer des communes sur des critères relatifs à la propagation du virus. Cela nous a  permis de constituer une première liste de stations à suivre de manière récurrente, puis de raccorder à  chaque station une liste de stations secondaires en utilisant un algorithme de similarité basé sur la d istance euclidienne entre les communes accueillant ces stations dans l’espace de ces variables d escriptives. L’estimation de l’erreur de mesure et la reconstruction du signal sous-jacent sont des tr avaux qui ont été dirigés par le directeur scientifique de SUMMIT et ont conduit au développement d ’un lisseur de Kalman.  

Pour les plateformes de stockage des données, nous avons été épaulés par le service SACADO pour l’hébergement des serveurs et le stockage sécurisé des données et par Acolad Développement pour le développement des modules Drupal.  

Enfin, les travaux sur la détection des variants ont également été supervisés par le directeur scientifique de  SUMMIT dans le cadre d’un stage de master 2 co-encadré avec l’équipe SUMMIT.  

Les résultats du partenariat R&D

Ce  partenariat a donné lieu à de multiples publications scientifiques ainsi qu’à des partenariats de recherche avec d’autres équipes européennes travaillant également sur la détection du SARS-CoV-2  et intéressées par la solution de lissage développée (Royaume-Uni et Slovénie). D’autres collaborations sur des thématiques voisines vont également être lancées.