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Theses Year : 2021

Leptospira study in surface waters in Paris : quantification, dynamics, persistence and identification of circulating species

Étude des leptospires dans les eaux de surface à Paris : quantification, dynamique, persistance et identification des espèces circulantes

Abstract

Pathogenic Leptospira are responsible for a worldwide zoonosis, leptospirosis, where humans can be an occasional host whose infection involves both wild and domestic animals. The animal reservoir, mainly rodents that are asymptomatics, excrete Leptospira through urine and contaminate surface water. Since 2015, nearly 600 cases of leptospirosis have been identified in Metropolitan France area. The increase in the number of cases could be due to several factors, including the increase in risky behavior (eg: water sports). The study of Leptospira ecology in aquatic environments has been developed in recent years, but these bacteria are still not included in the water sanitary monitoring. Water activities in densly populated urban areas are increasingly used and could increase users' exposure to pathogens, including leptospira.In this work we have tried to obtain a first glance of the Leptospira presence in Parisian surface waters. An integrity multiplex qPCR has been developed to this purpose. Based on two specific genes and tested in several bacterial inactivation tests (UV, chlorination, etc.), it allows the detection of all Leptospira (rrs gene) but also the distinction of pathogens (lipL32 gene). From June 2018 to September 2020, this method was applied to the investigation of pathogenic Leptospira in rats (more than 190 kidneys analyzed) and on several surface water sites (more than 1000 samples), predisposed to accommodate swimming areas. Secondly, a diversity comparison of strains circulating in water and those identified in rats (potential main reservoir) had also been studied by NGS sequencing. Analysis of rat kidneys revealed the classification of a single OTU, grouping together with pathogenic species. Due to the great diversity of Leptospira and bacteria in surface waters, the diversity within environmental samples is more important but could sometimes include pathogenic Leptospira. Pathogenics strains seem to decrease in the recent years.For the first time, these results make it possible to know the environmental contamination in the bathing areas, using Paris as a "pilot" region in the context of the programmed opening of bathing areas in surface water. As part of the One Health approach, this project aims to help the medical community, the population and the water health control services to know the potential risk associated with these bacteria; and if justified, to put in place preventive measures.
Les leptospires pathogènes sont responsables d’une zoonose de répartition mondiale, la leptospirose, où l’homme peut être un hôte occasionnel. Le réservoir animal, principalement les rongeurs, excrète les leptospires dans ses urines et contamine ainsi l’environnement hydrique. Depuis 2015, près de 600 cas de leptospirose ont été recensés en Métropole. L’augmentation du nombre de cas pourrait être due à plusieurs facteurs dont l'augmentation des comportements à risques (ex : sports aquatiques). L’étude de l’écologie des leptospires en milieu aquatique se développe ces dernières années, mais ces bactéries ne sont toujours pas intégrées dans le contrôle sanitaire des eaux. Les activités nautiques en milieu urbain sont de plus en plus fréquentes et pourraient augmenter l’exposition des usagers à ce pathogène.Dans ces travaux nous avons tenté d’obtenir un premier aperçu de la présence des leptospires dans les eaux de surface parisiennes. Pour ce faire, une qPCR d’intégrité fonctionnant en multiplex a été mise au point. Basée sur deux gènes spécifiques et éprouvée lors de tests d’inactivation (UV, chlore, etc.), elle permet la détection de l’ensemble des leptospires (gène rrs) mais également la distinction de la part de pathogènes (gène lipL32). De juin 2018 à septembre 2020, cette méthode a été appliquée sur la recherche des leptospires pathogènes chez les rats (plus de 190 reins analysés) et sur plusieurs sites d’eau douce (plus de 1000 prélèvements), susceptibles d’accueillir des lieux de baignades. Dans un second temps, une comparaison de la diversité des souches circulantes dans les eaux et celles présentes chez le rat (réservoir principal potentiel) a également pu être étudiée par séquençage NGS. L’analyse des reins de rats a révélé la présence d’une seule OTU, regroupant des espèces pathogènes. Du fait de la grande diversité de leptospires et de bactéries dans les eaux de surface, la diversité au sein des échantillons environnementaux est plus grande mais comprend parfois des leptospires pathogènes. La concentration de ces espèces semble diminuer ces dernières années.Ces résultats permettent pour la première fois de connaitre la contamination environnementale dans les zones de baignade urbaine, au sein d’une grande agglomération (sous climat tempéré), en utilisant Paris comme région « témoin » dans un contexte d’ouverture programmée d’espaces de baignade dans des eaux de surface. Inscrit dans l’approche One Health, ce projet a pour objectif de sensibiliser la communauté médicale, la population et les services de contrôles sanitaires de l’eau sur le risque potentiel lié à ces bactéries ; et si cela est justifié, de mettre en place des mesures de prévention.
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tel-03541692 , version 1 (24-01-2022)

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  • HAL Id : tel-03541692 , version 1

Cite

Élise Richard. Étude des leptospires dans les eaux de surface à Paris : quantification, dynamique, persistance et identification des espèces circulantes. Ingénierie de l'environnement. École des Ponts ParisTech, 2021. Français. ⟨NNT : 2021ENPC0014⟩. ⟨tel-03541692⟩
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