Les protozoaires : la Giardia et le Cryptosporidium

9.0 Évaluation

La Giardia et le Cryptosporidium sont des protozoaires infectieux qui peuvent être transmis par l'eau, par une mauvaise hygiène, par des activités sexuelles et par les aliments. Ces deux organismes sont des agents entéropathogènes qui provoquent des maladies graves chez les individus immunocompétents et chez les immunodéprimés. La cryptosporidiose est la plus dangereuse des deux car (1) la plupart des cas sont symptomatiques, (2) il n'existe pas de médicament efficace pour la traiter chez les adultes et (3) elle peut causer la mort. Le Cryptosporidium parvum peut être mortel pour les individus immunodéprimés, particulièrement pour ceux qui sont atteints du SIDA.

Le risque de contracter une infection par les kystes ou les oocystes de protozoaires dans l'eau potable dépend (1) du nombre de kystes ou d'oocystes ingérés (dose), (2) de la virulence ou de l'infectiosité des kystes ou des oocystes ingérés et (3) de la vulnérabilité des hôtes face à l'infection. On peut évaluer la dose en se basant sur les mesures des concentrations de kystes ou d'oocystes dans l'eau potable et sur la quantité d'eau consommée durant la période d'exposition. On peut estimer la viabilité des kystes ou des oocystes par l'exclusion par coloration ou par le dékystement mais, comme on l'a mentionné plus haut, ces méthodes surestiment probablement la véritable viabilité. On peut déterminer l'infectiosité par des essais d'infection réalisés sur des animaux ou sur des humains. On peut également utiliser, pour déterminer l'infectiosité du Cryptosporidium, des essais de culture sur des tissus humains. La réceptivité des individus d'une population hôte varie en fonction de l'âge, de l'état du système immunitaire, des antécédents d'exposition et d'autres facteurs génétiques et environnementaux. Ces facteurs varient fortement d'un individu à l'autre. Il s'agit donc de calculer le risque pour les populations en fonction du nombre d'individus qui peuvent être infectés plutôt qu'en fonction du nombre d'individus qui peuvent devenir malades.

L'application d'un modèle de risque mathématique à la giardiase et à la cryptosporidiose d'origine hydrique a été proposée par Regli et al. (1991), Rose et al. (1991), Haas et Rose (1994), ainsi que par Teunis et al. (1997), sur la base de travaux réalisés par Haas (1993), Rendtorff (1978) et DuPont et al. (1995). En utilisant ce modèle, la probabilité (P_i) d'une infection résultant de l'ingestion d'un volume unique de liquide (V) contenant µ organismes par litre peut être exprimée par une simple fonction de densité de probabilité exponentielle :

où r est la fraction d'organismes ingérés qui survivent et déclenchent les infections. La probabilité que moins d'une personne sur 10 000 par année soit infectée après exposition à des agents pathogènes dans l'eau potable a été proposée comme étant un niveau de risque acceptable (Regli et al. 1991). Cela correspond à un risque quotidien acceptable de 2,75 × 10^-7 ou, si l'on réarrange l'équation 1, à un apport quotidien acceptable de N organismes (N = µV), ce qui équivaut à :

Le modèle exponentiel proposé s'appuie sur plusieurs hypothèses qui introduisent une incertitude dans l'évaluation. Premièrement, on présume que la répartition des kystes et des oocystes dans l'eau est aléatoire (Poisson). Toutefois, les kystes et les oocystes, plutôt que d'être répartis au hasard, se présentent probablement en amas, légèrement liés les uns aux autres ou fortement liés à ou dans des particules (Gale 1996). De tels regroupements impliquent que la majorité des consommateurs ne seront exposés à aucun pathogène, mais qu'une petite partie sera exposée à des doses infectieuses. Les modèles qui ne tiennent pas compte des regroupements sous-estimeront donc la probabilité d'exposition et d'infection. Deuxièmement, comme il n'existe pas de procédures pratiques pour déterminer la viabilité et l'infectiosité du petit nombre de kystes et d'oocystes récupérés dans l'eau potable, on présume qu'un kyste ou un oocyste est capable de provoquer une infection. Cette hypothèse conduira donc à une surestimation du risque. Jusqu'à ce que des méthodes systématiques pratiques soient disponibles pour l'identification des souches de Giardia et de Cryptosporidium infectieuses pour les humains, il est préférable, pour la protection de la santé, de présumer, jusqu'à preuve du contraire, que tous les kystes et oocystes viables récupérés dans l'eau potable sont infectieux pour les êtres humains. Il faut également garder à l'esprit que le modèle actuel d'évaluation des risques suppose que les erreurs provenant de la surestimation de la viabilité sont compensées, au moins en partie, par le faible niveau de récupération des kystes et oocystes de la méthode de détection. Troisièmement, le modèle suppose une consommation journalière d'eau du robinet de 1,5 L par personne; cependant, pour de nombreux segments de la population, une partie, voire la plus grande partie, de cette quantité est bouillie et ne présente donc pas de danger microbiologique. Par exemple, une étude réalisée au Royaume-Uni a montré qu'en moyenne 89 % de l'eau du robinet consommée était bouillie (Gale 1996). Les évaluations qui ne tiennent pas compte de la consommation d'eau du robinet bouillie conduiront à une estimation prudente du risque d'infection. Quatrièmement, les expériences de dose-réponse utilisent des souches uniques cultivées en laboratoire; on ne sait donc pas si l'âge des organismes, les expositions préalables dans l'environnement ou le type de souche influent sur l'infectiosité. De plus, les expériences sont réalisées sur des animaux ou des humains en bonne santé et ne tiennent pas compte de l'état immunitaire de la population exposée; elles peuvent donc sous-estimer le risque. Enfin, on suppose que tous les kystes et oocystes ingérés sont viables et pathogènes pour les humains, ce qui n'est probablement pas le cas, mais on estime que les erreurs dues au manque d'efficacité de la récupération des kystes et oocystes lors de la procédure d'analyse sont compensées par la surestimation de la viabilité et de la pathogénicité.

9.1 La Giardia

On a appliqué ce modèle de risque aux données canadiennes sur la Giardia fournies par Wallis et al. (1995). Ces derniers, en se basant sur l'analyse des études d'infection chez les humains et la gerbille, ont proposé d'utiliser une valeur de r = 0,0105 dans le modèle. On peut contester l'utilisation des données sur les infections chez la gerbille, mais ces données montrent que des isolats différents présentent des valeurs de DI₅₀ d'une différence très marquée chez des hôtes semblables sur le plan génétique. En attendant que d'autres données sur la relation doseréponse chez les humains soient disponibles, on propose d'utiliser cette valeur car elle constitue l'estimation la plus complète de l'infectiosité de la Giardia chez les humains, tout en reconnaissant que la réponse de l'hôte et celle du parasite sont toutes deux variables.

Selon l'équation (2), l'apport journalier acceptable théorique de kystes de Giardia infectieux pour les humains est de 2,6 × 10^-5. Si l'on présume que chaque personne consomme 1,5 L d'eau du robinet par jour, la concentration maximale acceptable (CMA) théorique pour la Giardia serait alors de 1,7 × 10^-2 kystes/1 000 L. Cette concentration est très inférieure aux seuils de détection des méthodes actuelles et nécessiterait la filtration d'environ 60 000 L d'eau pour la détection d'un seul kyste. Une approche plus pratique consisterait à surveiller périodiquement la présence de kystes dans la source d'eau, particulièrement lorsque l'on s'attend à des concentrations de kystes très élevées, et à déterminer l'adéquation du traitement utilisé en le comparant aux recommandations de traitement publiées (EPA des États-Unis 1991; Santé Canada 1993; UMA Engineering Ltd. et al. 1993). Par exemple, les usines de traitement d'eau qui assurent des niveaux de réduction de 3 log pourraient accepter des niveaux allant jusqu'à 1,7 kystes/100 L dans l'eau brute, tout en maintenant un risque de maladie annuel inférieur à 1 × 10^-4.

Les données de surveillance de Wallis et al. (1995) ont montré que les concentrations moyennes de kystes de 3 kystes/1 000 L dans l'eau prête au débit, qui représentent un risque journalier théorique de 4,75 × 10^-5 et un risque annuel théorique de 0,0172 (17 cas sur 1 000), ne provoquaient pas d'éclosions détectables de giardiase d'origine hydrique. Les données de surveillance signalées par d'autres en l'absence d'éclosions présentent des niveaux similaires de kystes de Giardia dans l'eau potable traitée (LeChevallier et al. 1991b; Payment et Franco 1993; Goatcher et Fok 2000). Bien qu'un taux annuel de 17 personnes sur 1 000 puisse ne pas provoquer de niveaux perceptibles de giardiase, les responsables du traitement de l'eau potable dans les grands centres sont naturellement peu disposés à porter la responsabilité d'éclosions qui pourraient toucher des dizaines de milliers de personnes par an. Le taux d'infection théorique prédit par le modèle est réduit par plusieurs facteurs au taux de maladie le plus bas signalé dans les données officielles. Ces facteurs peuvent comprendre (1) la variabilité de la viabilité et de l'infectiosité des kystes, (2) la variabilité de la vulnérabilité de la population hôte face à l'infection, (3) les cas asymptomatiques, (4) l'utilisation de dispositifs efficaces de traitement au domicile ou d'autres sources d'eau potable et (5) le signalement incomplet des cas. En se basant sur les éclosions de giardiase d'origine hydrique connues au Canada, Wallis et al. (1996) ont proposé un niveau d'action de 3 à 5 kystes/100 L dans l'eau potable traitée.

9.2 Le Cryptosporidium

Le modèle de risque décrit pour la Giardia peut également s'appliquer au Cryptosporidium, mais on dispose de moins de données provenant d'expériences dose-réponse. Un ensemble de données très intéressant, récemment publié par DuPont et al. (1995), a permis de calculer une valeur de r égale à 0,0047 (Haas et al. 1996). Cette valeur est proche de celle de la Giardia (r = 0,0105) et les calculs qui en découlent sont presque les mêmes après arrondissement. En utilisant les données dose-réponse de DuPont et al. (1995), Haas et al. (1996) ont déterminé un apport quotidien acceptable théorique d'oocystes de 6,54 × 10^-5. En supposant que la consommation quotidienne d'eau du robinet est de 1,5 L/jour, la CMA théorique serait de 4,4 × 10^-2 oocystes/1 000 L. Cette concentration est très inférieure à la limite de détection des méthodes actuelles et nécessiterait la filtration d'au moins 23 000 L d'eau pour détecter un seul oocyste. Une approche plus pratique consisterait à surveiller la présence d'oocystes dans la source d'eau, particulièrement durant les périodes où l'on s'attend à ce que les niveaux soient élevés, et à déterminer si le traitement utilisé est adéquat en vérifiant les recommandations de traitement publiées. Les usines de traitement de l'eau potable qui utilisent une filtration directe ou classique optimisée de façon à obtenir une turbidité de <0,3 uTN dans l'eau filtrée peuvent parvenir à une élimination des oocystes de Cryptosporidium d'au moins 2 log (Patania et al. 1995). Ainsi, en théorie, les usines de traitement pourraient accepter une eau brute contenant 0,44 oocystes/100 L ou moins et maintenir un risque annuel d'infection inférieur à 1 × 10^-4. En utilisant ce modèle, Haas et Rose (1994) ont estimé que la concentration moyenne de Cryptosporidium dans l'eau prête au débit durant l'éclosion de Milwaukee avait été de 1,2 oocystes/L. Perz et al. (1998) ont utilisé un modèle d'évaluation du risque pour déterminer le rôle potentiel de l'eau du robinet de la ville de New York, dans l'État de New York, dans la transmission de la cryptosporidiose endémique. En admettant une concentration de base raisonnable de 1 oocyste/1 000 L, ils ont estimé que l'eau du robinet était à l'origine de plus de 6 000 infections par an, dont 99 % touchent le sous-groupe ne souffrant pas du SIDA. Les auteurs ont conclu que le faible niveau de transmission par l'eau du robinet pouvait représenter une voie d'exposition importante pour la cryptosporidiose endémique. En se basant sur des données d'éclosions et de surveillance systématique provenant des États-Unis et du Royaume- Uni, Haas et Rose (1995) ont proposé un niveau d'action de 10 à 30 oocystes/100 L dans l'eau prête au débit.

9.3 Équilibrer les risques

Havelaar et al. (2000) ont décrit récemment une méthode d'évaluation quantitative des risques afin de comparer les risques associés aux sous-produits de désinfection à ceux qui sont reliés à l'infection par C. parvum. Ils ont évalué l'utilisation des années de vie corrigées de la maladie (AVCM) pour mesurer la charge morbide. Les AVCM tiennent compte de la perte d'années de vie en bonne santé attribuable à la mortalité et à la morbidité et s'expriment par l'équation suivante :

AVCM = AVP + AVM

où AVP représente le nombre d'années de vie perdues à cause de la mortalité et AVM, celui des années de vie avec une maladie, pondérée d'un facteur variant de 0 à 1 pour tenir compte de la gravité d'une incapacité. Le facteur AVP représente le produit des décès attribuables à une maladie/affection en particulier (d) et de l'espérance de vie normale à l'âge du décès causé par la maladie/affection en cause (e*), tandis que le facteur AVM représente le produit du nombre de personnes touchées par la maladie/affection non létale (N), la durée de la maladie/affection (L) et sa gravité (W). Dans l'ensemble, dans le cas d'un agent donné, le fardeau sur la santé de la population est calculé ainsi :

En se fondant sur cette démarche, Havelaar et al. (2000) ont comparé les risques associés à l'ozonation de l'eau à ceux qui sont reliés à l'infection par C. parvum et déterminé que l'ozonation réduisait d'un facteur d'environ 7 le risque immédiat d'infection par C. parvum. On a établi un lien entre cette diminution et une augmentation de la concentration de bromate, ainsi qu'une augmentation du fardeau sur la santé que représente le cancer du rein. Ce groupe a conclu que les avantages pour la santé qui découlent de la prévention de la gastro-entérite dans la population générale et des décès prématurés chez les patients dont le système immunitaire est compromis (associés à une infection à C. parvum) l'emportent sur les pertes de santé associées aux décès prématurés à cause du cancer du rein (dus à une exposition à des concentrations plus élevées de bromure) d'un facteur de plus de 10 (c.-à-d. produit un bénéfice net de 1 AVCM/million d'années-personnes).

Même si plusieurs groupes utilisent la méthode AVCM, on n'a pas dégagé de consensus sur l'utilisation d'un paramètre commun de mesure de la santé. L'EPA des États-Unis, par exemple, évalue les années de vie pondérées par la qualité (AVPQ) pour mesurer la charge morbide (Murphy et al. 2000).