Conséquences des interactions entre les virus entériques humains et la matière organique sur la persistance virale, l’efficacité de traitements de désinfection et l’évolution des populations virales

Consequences of the interactions between human enteric viruses and organic matter on virus persistence, disinfection treatments efficiency and the evolution of viral populations

• Auteur / Autrice : Prunelle Waldman
• Direction : Françoise Lucas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Techniques de l'Environnement
• Date : Soutenance le 25/11/2019
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Eau, Environnement et Systèmes Urbains - Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains / LEESU
• Jury : Président / Présidente : Pierre Le Cann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Lucas, Gaël Belliot, Tamar Kohn, Valérie Caro, Patricia Albanese, Sébastien Wurtzer, Laurent Moulin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Le Cann, Gaël Belliot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau potable -- Contamination

Virus entériques

Mots clés libres

Virus entériques

Eau potable

Qualité microbiologique

Enteric viruses

Drinking water

Micobiological quality

Résumé

Les virus entériques sont l’une des premières causes de gastro-entérites d’origine hydrique. Ils sont excrétés en grand nombre dans les selles et ne sont pas éliminés par les stations de traitement des eaux usées, dont les effluents sont la principale source de contamination des ressources hydriques, qui sont parfois utilisées pour la production d’eau potable. Ces virus sont particulièrement résistants aux traitements de désinfection, et leur génome est parfois détecté dans l’eau potable produite. Il a récemment été démontré que des interactions avec le microbiote intestinal au sein de l’hôte favorisent l’infectivité, pathogenèse et la stabilité de certains virus entériques (entérovirus, norovirus). Dans les milieux hydriques, ils peuvent se retrouver au voisinage d’une grande diversité d’éléments biotiques ou abiotiques, particulaires ou dissous, qui pourraient avoir des conséquences sur leur survie. Ces travaux apportent de nouveaux éléments de réflexion concernant les conséquences des interactions entre la matière organique et les virus entériques sur leur persistance dans les environnements hydriques et l’efficacité de traitements d’inactivation. L’impact de plusieurs composants microbiens sur l’inactivation de quatre sérotypes d’entérovirus a été analysé. D’importants effets protecteurs, ont été mis en évidence dans le cas des traitements d’inactivation ciblant la capside virale (chaleur, chlore). Un effet sérotype-dépendant a de plus été démontré. Dans un deuxième temps, il a été montré que la matière organique dissoute hydrophobe des eaux de surface confère au Coxsackievirus B5 une protection vis-à-vis de la chaleur en stabilisant la capside. La persistance des interactions avec la matière organique dissoute s’est révélée être liée à son hydrophobicité. Enfin, une expérience d’évolution virale sous pression de sélection thermique a révélé que les interactions des virus avec leur environnement participent à la dynamique d’évolution des espèces virales en favorisant leur stabilité génomique. Ainsi l’interaction avec le lipopolysaccharide entraine une levée de la pression de sélection exercée par la température. L’ensemble des résultats indique que la capacité des entérovirus à interagir avec certains types de matières organiques est susceptible d’augmenter leur persistance dans les milieux hydriques et au cours des traitements de désinfection, leur conférant dans certaines conditions un avantage sélectif. Les connaissances acquises sur l’inactivation virale en milieu hydrique pourraient donc surestimer les abattements viraux réels, et nécessiteraient peut-être d’être revisitées en prenant en compte l’existence de telles interactions.

Human enteric viruses are one of the main causes of waterborne gastro-enteritis. They are shed in the feces in large quantities and are not efficiently removed in wastewater treatment plants, which are the major source of contamination of water resources. These resources are sometimes used to produce drinking water. Enteric viruses can withstand disinfecting treatments and have sometimes been detected in drinking water. Recently, it has been shown that interactions with the microbiota in the human gut promote the infectivity, pathogenicity and stability of some enteric viruses (enterovirus, norovirus). In surface water, viruses get close to many biotic or abiotic components, whether particulate or dissolved, which could impact their behavior.This work sheds a new light on the consequences of interactions between organic matter and enteric viruses on their persistence in water and the efficiency of inactivating treatments. The effect of several microbial compounds on the inactivation of four enterovirus serotypes was investigated. High protective effects were shown regarding treatments targeting the capsid (heat, chlorine), depending on the serotype. Then, we showed that hydrophobic dissolved organic matters from surface water confer Coxsackievirus B5 a protection against heat through the capsid stabilization. Finally, an experimental evolution assay under thermal selective pressure showed virus’ interactions with their environment influence the dynamic of viral species evolution by promoting genetic stability. Indeed, interaction with lipopolysaccharide countered the selective pressure exerted by temperature, thus limiting the selection of mutations that improve the thermal resistance and that could reduce the replicative fitness.All our results state that the ability of enteroviruses to interact with some organic compounds can increase their persistence in water and during disinfecting treatments, which could give them a selective advantage. The current estimated rates of viral inactivation during water disinfection may underestimate the effective virus removal and should be updated to take into account these interactions.