Le NIST collabore avec l’EPA pour développer une norme visant à améliorer les mesures de la pollution fécale dans les eaux récréatives

Une boîte noire ouverte avec inserts en mousse contient des flacons en plastique étiquetés SRM 2917.

SRM 2917, Plasmid DNA for EPA-Developed Fecal Indicators, est un matériau de référence standardisé qui contient 13 marqueurs génétiques, des séquences d’ADN connues, qui peuvent être utilisés pour identifier une source de pollution ou estimer la concentration de pollution fécale dans un échantillon.

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J. Kralj/NIST

À l’approche de la saison estivale des plages, vous pouvez occasionnellement rencontrer un panneau “interdiction d’entrer” indiquant que la zone est temporairement fermée. Si une contamination fécale est suspectée, les responsables de la santé publique peuvent effectuer des tests de laboratoire sur des échantillons d’eau pour vérifier s’il est sûr ou non pour les gens de nager dans l’eau.

Malgré les nombreuses méthodes de laboratoire disponibles pour les responsables de la santé, les résultats ne sont pas toujours cohérents. Pour aider à résoudre ce problème, le National Institute of Standards and Technology (NIST) a collaboré avec l’Environmental Protection Agency (EPA) pour développer un matériau de référence – connu sous le nom d’ADN plasmidique SRM 2917 pour les indicateurs fécaux développés par l’EPA – pour aider à assurer une plus grande précision. résultats à tous les niveaux pour les méthodes utilisées par les responsables de la santé publique.

“Les principaux objectifs du développement du NIST SRM 2917 étaient d’aider à normaliser l’utilisation des méthodes de surveillance de la qualité de l’eau à travers le pays et de développer un outil pouvant être utilisé pour établir des mesures de performance des méthodes”, a déclaré le généticien de recherche de l’EPA Orin Shanks, qui a travaillé sur le développement du SRM avec des chercheurs du NIST. “Le SRM peut également aider les scientifiques, les gestionnaires et le public à évaluer la qualité des mesures.”

L’EPA est chargée de développer des outils pour surveiller la qualité de l’eau récréative, qui comprend les plages, les lacs et les rivières utilisés pour la pêche, la navigation de plaisance, la natation, le surf et à d’autres fins. La contamination fécale de ces eaux pourrait résulter de systèmes septiques défectueux, de conduites d’égout qui fuient, de rejets d’eaux pluviales, de ruissellement agricole, de débordements de systèmes d’égouts unitaires, de la faune ou de l’élimination inappropriée des déchets d’animaux domestiques, ainsi que d’activités illégales, a déclaré Shanks.

Les personnes exposées à la contamination fécale, que ce soit par contact avec la peau ou en avalant de l’eau, peuvent souffrir de maladies bénignes ou de maladies potentiellement mortelles. Les enfants, les personnes âgées et les personnes dont le système immunitaire est affaibli peuvent être plus à risque.

Conçu pour aider à atténuer ce problème, le NIST SRM 2917 contient 13 marqueurs génétiques – des séquences d’ADN connues – qui peuvent être utilisés pour identifier une source de pollution ou estimer la concentration de pollution fécale dans un échantillon. Le SRM a été construit à partir d’un plasmide, une petite molécule d’ADN souvent circulaire trouvée dans les bactéries et d’autres cellules.

“>Machine Robottler au NIST

Lors de l’élaboration d’un matériau de référence standard (SRM), les chercheurs utilisent ce qu’ils appellent le « robotbottler », une machine robotique qu’ils ont programmée pour remplir automatiquement les tubes à essai. SRM 2917 (Plasmid DNA for EPA-Developed Fecal Indicators) se compose de 13 séquences d’ADN connues (marqueurs génétiques) qui peuvent être utilisées pour estimer la concentration de pollution fécale dans un échantillon. Ici, les tubes à essai pour le SRM sont remplis avec l’échantillon d’ADN plasmidique. Crédit : J. Kralj/NIST

L’EPA a sélectionné les marqueurs génétiques du SRM, dont certains s’appuient sur plus d’une décennie de recherche collective. Les marqueurs génétiques sur l’ADN plasmidique servent d’indicateurs de pollution fécale. “Les indicateurs fécaux sont des cibles telles que des bactéries ou des marqueurs génétiques qui signalent une contamination fécale”, a déclaré Scott Jackson, chercheur au NIST. « Il existe au total 13 marqueurs génétiques, dont certains détectent les excréments humains, les excréments de vache, d’oiseau et de chien. Ainsi, nous pouvons différencier les sources fécales présentes dans un échantillon d’eau polluée.

Chaque marqueur génétique du SRM fonctionne avec une méthode qPCR spécifique conçue pour caractériser la pollution fécale dans un échantillon d’eau. Un test qPCR – amplification en chaîne par polymérase quantitative – est un test moléculaire utilisé pour estimer la concentration d’ADN cible d’un échantillon qui s’appuie sur un matériau de référence pour interpréter les résultats. Trois de ces méthodes de test sont validées à l’échelle nationale par l’EPA.

Les méthodes qPCR ciblent deux types d’indicateurs fécaux : le premier estime la quantité totale de matières fécales dans un échantillon et le second identifie la source de la contamination fécale. Deux méthodes qPCR ciblent les bactéries indicatrices fécales, E. coli et Entérocoque, qui se trouvent dans les déchets fécaux de la plupart des mammifères. Les 11 méthodes qPCR restantes aident à identifier des sources telles que les matières fécales humaines, bovines, canines, porcines et aviaires.

« Il s’agit d’un matériau de référence à usages multiples. Un futur laboratoire peut utiliser ce SRM pour aider à déterminer si l’eau est sûre pour nager et caractériser quelles sont les sources en cas de pollution fécale », a déclaré Shanks.

Ce qui rend le SRM si nouveau, c’est que les 13 marqueurs génétiques se trouvent sur un seul morceau physique d’ADN, a déclaré Jason Kralj, chercheur au NIST. Cela signifie que les chercheurs peuvent évaluer plusieurs résultats de méthode qPCR à partir d’un échantillon d’eau en utilisant une seule norme.

Le SRM pourrait être utilisé pour aider à minimiser la variabilité des mesures de la qualité de l’eau entre les laboratoires et aider au processus d’accréditation des laboratoires, ce qui indique qu’un laboratoire de santé publique exécute correctement ses tests. Même si le SRM a été développé pour les tests de routine de la qualité des eaux récréatives, il peut également être utilisé pour soutenir la gestion des eaux pluviales, la surveillance de la production alimentaire, la surveillance des eaux usées et l’identification des voies d’exposition aux épidémies, a déclaré Shanks.

Une étude interlaboratoire nationale a été menée lors de l’élaboration du SRM. Dans un avenir proche, le NIST et l’EPA publieront les résultats de l’étude, qui a été conçue pour évaluer les performances du SRM à l’échelle nationale.

“En regardant vers l’avenir, il est probable que le succès de cette collaboration conduira à de futures collaborations axées sur le développement de nouveaux matériaux de référence qui soutiennent la mise en œuvre de méthodologies conçues pour protéger la santé environnementale et les ressources naturelles”, a déclaré Shanks.

Le NIST SRM 2917 est désormais disponible au NIST via le Bureau des matériaux de référence, et les organisations souhaitant acheter le SRM peuvent visiter la page Web du NIST SRM.