Dans un projet soutenu par le Fonds autrichien pour la science FWF, le microbiologiste Andreas Farnleitner étudie de nouvelles méthodes d'analyse de la pollution fécale de l'eau. Grâce à l'analyse de l'ADN, le scientifique vise à développer des méthodes complètes et simples pour déterminer l'étendue et l'origine de la pollution fécale.
En 2015, les Nations Unies ont formulé 17 objectifs de développement durable. L'un de ces objectifs est de fournir à tous l'accès à l'eau potable. Maintenant, l'eau disponible pour au moins 1,5 milliard de personnes est polluée par des matières fécales. Cela peut produire des maladies graves telles que le choléra - environ 500, 000 personnes tombent malades à cause de la consommation d'eau polluée chaque année. L'objectif est de résoudre ce problème d'ici 2030, mais il est souvent difficile de mettre en place les bonnes mesures, car la source de la pollution ne peut être détectée à l'aide des tests actuellement disponibles. Dans un projet financé par le Fonds autrichien pour la science FWF, un groupe dirigé par Andreas Farnleitner de la Technische Universität Wien (TU Wien) et de l'Université des sciences de la santé Karl Landsteiner de Krems a l'intention de changer cela en recherchant à développer des méthodes analytiques plus précises et plus rapides pour l'eau.
Une méthode vieille de plus de 100 ans
« Depuis 120 ans, des matières fécales ont été détectées dans l'eau sur la base de la bactérie intestinale Escherichia coli. Il vit dans les intestins des animaux et des humains, et il est relativement simple de le détecter dans l'eau", dit Farnleitner. "Vous filtrez l'eau et placez le filtre sur une boîte de Pétri. Si Escherichia coli est présent, il commencera à croître et à former des colonies facilement visibles le lendemain. C'est la méthode traditionnelle utilisée, conditionnant toutes les normes dans le monde. » Selon Farnleitner, cependant, cette méthode standard indispensable ne suffit plus. "Pour une chose, le test ne nous dit pas la source de la contamination. Est-ce animal ou humain ? Animal domestique ou sauvage ? Aujourd'hui, vous voulez également être en mesure de tirer des conclusions sur le risque pour la santé. la bactérie "Escherichia coli" est inoffensive et toutes les matières fécales ne contiennent pas d'agents microbiens dangereux. "Nous avons besoin de méthodes pour évaluer quels types d'agents pathogènes fécaux pourraient être présents dans l'eau", explique Farnleitner.
Identifier les bactéries fécales par leur ADN
Dans plusieurs projets financés par la FWF, Farnleitner mène des recherches sur de nouvelles méthodes de détection de la contamination microbienne fécale dans les ressources en eau. Il concentre ses efforts sur des populations de bactéries intestinales qui n'étaient pas détectables par le passé, soi-disant « bactéries abondantes associées à l'hôte ». "Réellement, Les bactéries 'Escherichia coli' ne jouent qu'un rôle de soutien dans les intestins. D'autres bactéries se trouvent en quantités beaucoup plus élevées, supérieur de plusieurs ordres de grandeur même, mais, contrairement à 'Escherichia coli', ils ne peuvent pas être cultivés au moyen de procédés standard." C'est possible, cependant, de détecter ces bactéries directement au moyen de leur ADN. "En principe, c'est un peu comme utiliser l'analyse ADN dans les enquêtes criminelles. Nous analysons l'ADN des bactéries fécales qui sont pertinentes pour nos objectifs."
Découvrir quelles bactéries sont pertinentes pour une telle analyse est au centre d'un projet FWF en cours. Afin de trouver la réponse, Farnleitner analyse les excréments d'une grande variété d'animaux domestiques et sauvages, y compris les oiseaux, reptile, amphibiens et poissons, ainsi que des spécimens de sol, afin de constituer une base de données des micro-organismes qui s'y trouvent. "Nous avons construit la base de données fécales qui comprend désormais les excrétions de plus de 450 animaux différents, afin de se faire une première idée de la diversité et des différences de populations bactériennes entre les différentes sources de contamination fécale. qui a été menée dans le monde entier, les chercheurs ont été assistés par des vétérinaires dans une équipe dirigée par Chris Walzer et Gabrielle Stalder de l'Université de médecine vétérinaire, Vienne.
23 millions de séquences d'ADN
Distinguer des groupes d'animaux sur la base de leurs bactéries fécales a présenté au groupe de recherche de nouveaux défis :« C'est une entreprise plus complexe que nous ne le pensions. être attendu car leur système digestif fonctionne différemment. Il est agréable de voir que ce fait se reflète dans leur microbiome intestinal. Entre autres problèmes, le projet porte sur la question de la « co-évolution ». Certaines bactéries intestinales se sont développées avec leur hôte et sont caractéristiques de cet organisme. Ils sont comme une empreinte digitale pour le groupe respectif d'animaux. C'est exactement ce que recherche l'équipe de Farnleitner. Jusqu'à présent, ils ont analysé 23 millions de séquences d'ADN – un nombre qui représente un défi pour les méthodes bioinformatiques actuelles. Le biologiste moléculaire Georg Reischer est en charge de l'analyse des séquences, soutenu par le groupe du Prof Ruth Ley à l'Institut Max Planck de Tübingen, Allemagne.
« À l'avenir, nous pourrons utiliser les résultats pour des tests sur le terrain et des méthodes de détection rapide qui fonctionnent à l'extérieur en plein air, à l'aide d'outils simples. Dans le monde entier, les gens travaillent au développement de tels outils de détection intelligents", dit Farnleitner. "Une course a été lancée il y a 10 ans aux USA, où de nouvelles réglementations ont été introduites. Si vous avez des problèmes de qualité de l'eau aux États-Unis, vous devez également spécifier leur source. Cette évolution va révolutionner l'analyse de la qualité de l'eau", conclut Farnleitner. Maintenant, après près de 150 ans, la porte est ouverte au progrès.
