Thèse – Devenir des virus entériques de l’Homme dans les eaux et les sols ; vers une comparaison de scénarios de rejets et de recyclages

Vincent Tesson

Mercredi 14/03/2018 à partir de 13h30

Université d’Avignon et des Pays de Vaucluse (salle des thèses ; Campus Hannah Arendt)

Henry-Michel Cauchie - Dir. WSS-unit LIST Belvaux (Lu) Rapporteur Christian Mustin - DR CNRS Nancy Rapporteur Pascal Beaudeau - Dr., SPF Saint-Maurice Examinateur Christelle Desnues - CR CNRS Marseille Examinateur Jean Martins - DR CNRS Grenoble Examinateur Pierre Renault - DR INRA Avignon Directeur de Thèse Sophie Courtois - Dr., CIRSEE-SUEZ Le Pecq Membre invité

Les eaux traitées d'origine domestique présentent généralement une charge non négligeable en virus entériques pathogènes de l'homme, malgré leur traitement. Afin de pouvoir à terme comparer les risques sanitaires associés à différents modes de gestion de ces eaux usées, nous avons entrepris un travail (i) sur la prévision des quantités de virus entériques excrétés à partir des données épidémiologiques sur les gastroentérites aiguës, (ii) sur le devenir environnemental de ces virus lorsque les eaux usées sont rejetées en rivière, et (iii) sur le devenir de ces virus lorsqu'ils sont apportées au sol par irrigation. L'étude a porté sur un bassin de collecte des eaux usées de 240 000 habitants à proximité de Clermont-Ferrand, sur les rivières Artière et Allier et la nappe alluviale de l'Allier potentiellement contaminées par les rejets d'eau usée, et sur un sol du périmètre d'irrigation réutilisant ces eaux. Les concentrations en divers virus ont été suivies sur la même période dans les eaux usées brutes et traitées, dans les eaux conventionnelles de surface et souterraine. Nous avons proposé une méthode d'estimation du nombre journalier de nouveaux cas de gastroentérites aiguës d'étiologie virale en 2015-2016 à partir de données épidémiologiques et avons combiné ces estimations à un modèle d'excrétion virale pour évaluer les quantités de virus entériques arrivant à la station d'épuration. Le devenir des virus a été modélisé en tenant d'un abattement en station d'épuration et de dilutions-mélanges en rivières. Le devenir des virus apportés au sol par les eaux usées traitées réutilisées en irrigation agricole a été indirectement étudié sur un sol bien représenté dans le périmètre en utilisant un virus modèle. Son devenir a été décrit par un modèle combinant transfert, immobilisation réversible et élimination, et en distinguant eau mobile et eau immobile comme virus libres et virus adsorbés sur des colloïdes en suspension. La méthode permettant de passer de l'épidémiologie à une excrétion de virus nous a permis de bien simuler les arrivées de virus à la station d'épuration avec un pic hivernal et un rôle prépondérant des norovirus GII aux cas de gastroentérites virales. La simulation de l'abattement en station d'épuration et des phénomènes de mélanges-dilution en rivière permet de simuler correctement la charge virale en aval du rejet d'eaux usées mais leur devenir ultérieur reste mal caractérisé. Apporté au sol, le virus modèle était progressivement éliminé ou immobilisé de façon irréversible avec un abattement proche. La fraction réversiblement immobilisée pouvait être estimée par une isotherme de Freundlich. L'ajout de Mg2+ a favorisé l'immobilisation du virus comme son adsorption sur des colloïdes dispersés dans l'eau mobile. Si les eaux usées stérilisées n'avaient pas d'effet majeur sur l'immobilisation par rapport à une solution artificielle de sol en raison d'effets antagonistes de leurs charges organique et en cations minéraux, l'eau souterraine riche en Mg2+ favorisait l'immobilisation des virus. Un volet plante réalisé en marge de ce travail a montré l'impact d'irrigations sur les contaminations de surface et après internalisation via les racines. Complétée et améliorée, notre étude pourrait être couplée à une évaluation quantitative des risques viraux.