AQUASPOT® : M.E.R.® et GEN-SPOT® Nouvelles approches pour la gestion de la qualité des eaux de baignade

Peggy Bergeron, Centre Technique du Littoral, Lyonnaise des Eaux

Sophie Courtois, CIRSEE, Suez Environnement

Véritable enjeu de développement durable, la préservation des eaux de baignade des écosystèmes aquatiques est au cœur des préoccupations de chacun :

• - du point de vue sanitaire, la qualité des eaux de baignade est un sujet majeur pour les Européens qui sont de plus en plus soucieux des effets de la pollution sur leur santé ;
• - du point de vue écologique, la garantie de la qualité des eaux des milieux littoraux, lacustres et d’eaux vives est un moteur pour dynamiser la protection de ces environnements sensibles ;
• - enfin, du point de vue économique, la bonne maîtrise de la qualité des eaux de baignade renforce l’attractivité touristique des communes balnéaires.

Au regard de la protection sanitaire des baigneurs, des attentes des citoyens et des exigences de la nouvelle directive européenne eaux de baignade 2006/7/CE, il appartient aux pouvoirs publics de mettre en œuvre les moyens nécessaires afin d’atteindre et maintenir un niveau de qualité de leurs écosystèmes aquatiques compatible avec la baignade. La gestion active de la qualité des eaux de baignade passe en premier lieu par la compréhension du fonctionnement du milieu, du système d’assainissement et des autres sources de pollution potentielles, complétée par un suivi analytique réalisé grâce à de nouveaux outils à temps de réponse court.

Application de la nouvelle directive européenne (2006/7/CE)

Une nouvelle directive européenne réglementant la gestion de la qualité des eaux de baignade (2006/7/CE) a été adoptée le 15 février 2006 par le Parlement européen. Plus simple et plus efficace que la réglementation actuellement en vigueur depuis 1976, cette directive améliore l'information du public et prône une gestion active des eaux de baignade. De nouveaux principes y sont décrits, tels que le profil de plage, les plans de surveillance et d’urgence, la communication et participation du public, afin d’assurer une surveillance active et efficace de la qualité des eaux de baignade. Cette directive, entrée en vigueur le 24 mars 2006, doit faire l'objet d’une transposition en droit français avec un décret d’application attendu au début de l’été 2008.

Le classement des sites de baignade en quatre catégories (excellente, bonne, suffisante, mauvaise), contre trois auparavant, résultera d'une évaluation de la qualité des eaux sur une période de quatre ans au lieu d'un an actuellement, pour la reconnaissance d'une qualité continue (exception faite des pollutions « accidentelles » si le site est alors momentanément fermé à la baignade). La nouvelle directive simplifie…

Durant le processus d’expression des gènes, l’ARN est transcrit à partir de la molécule d’ADN par la cellule vivante.

En moins de trois heures, les ARN bactériens sont extraits et purifiés à partir de l’échantillon filtré, puis quantifiés par RT-PCR (Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction).

Une séquence spécifique de l’espèce recherchée est amplifiée par RT-PCR grâce à l’action d’une même enzyme, la Thermus thermophilus polymerase (Tth polymerase). La quantification est réalisée à partir de la mesure de l’augmentation de fluorescence au fur et à mesure des cycles PCR, selon le nombre initial de séquences d’ARN dans l’échantillon.

La méthode GEN-SPOT® a été développée en partenariat avec Lonza Bioscience Saint-Beauzire.

Fixe également le dispositif de surveillance qui imposera désormais le suivi de deux paramètres : les indicateurs de la contamination des eaux (Escherichia coli et entérocoques fécaux), au lieu de dix-neuf paramètres auparavant. Les valeurs, notamment impératives, ont été fortement abaissées par rapport à la réglementation actuellement en vigueur en France. Ainsi, pour le paramètre E. coli, une eau est jugée d’excellente qualité si la contamination est inférieure à 250 bactéries/100 ml au 95ᵉ percentile, alors qu’elle est classée de qualité insuffisante si la contamination dépasse 500 bactéries/100 ml au 90ᵉ percentile (cf. L’Eau, l’Industrie, les Nuisances n° 304).

La gestion de la qualité des eaux de baignade

La qualité des eaux de baignade relève de la responsabilité des maires comme le mentionne l’article 2213-23 du Code général des collectivités territoriales : « Le maire exerce la police des baignades et des activités nautiques… Le maire est tenu d’informer le public, par une publicité appropriée, en mairie et sur les lieux où elles se pratiquent, des conditions dans lesquelles les baignades et les activités nautiques sont réglementées, ainsi que des résultats de contrôle de la qualité des eaux de ces baignades accompagnés des précisions nécessaires à leur interprétation. » Afin d’assurer leur responsabilité, les maires ne peuvent plus se reposer sur le seul contrôle officiel effectué par les DDASS car il n’est pas compatible avec une démarche de gestion active de la baignade telle qu’elle est présentée dans la directive européenne 2006/7/CE. En effet, la directive définit à l’article 7 « Mesures de gestion à prendre dans des circonstances exceptionnelles » que « les États membres veillent à ce que des mesures de gestion adéquates soient prises en temps utiles lorsqu’ils ont connaissance de situations imprévisibles ayant, ou pouvant vraisemblablement avoir, une incidence négative sur la qualité des eaux de baignade et sur la santé des baigneurs. Ces mesures comprennent l’information du public et, si nécessaire, une interdiction temporaire de la baignade. » De même, l’information du public définie à l’article 12 doit comporter « un avertissement chaque fois qu’une pollution à court terme est prévue ou se présente », sous-entendant qu’une alerte précoce doit être mise en place afin de prévenir l’exposition des baigneurs à cette pollution. Avec les méthodes de référence pour la quantification des E. coli (NF EN ISO 9308-3) et des entérocoques fécaux (NF EN ISO 7899-1), le délai standard pour obtenir le résultat d’une analyse microbiologique est de 36 h après le début de l’incubation. Il s’écoule donc au minimum 48 h entre le prélèvement et la connaissance du résultat, ce qui n’est pas sans conséquence pour la mise en place d’une procédure « d’alerte précoce » telle qu’elle est préconisée par la directive européenne dans le cas des pollutions à court terme.

De nouvelles méthodes d’analyse alternatives

Puisque la surveillance de la qualité de la baignade doit obligatoirement s’inscrire dans une démarche très réactive, elle requiert l’utilisation de techniques d’analyse à temps de réponse très courts. Lyonnaise des Eaux et Suez Environnement ont développé deux nouvelles approches pour la détection rapide d’E. coli et Enterococcus spp dans les eaux douces et marines : la méthode M.E.R.® (Méthode Enzymatique Rapide) basée sur la mesure fluorimétrique d’activités enzymatiques respectivement spécifiques à E. coli (la β-D-glucuronidase) et à Enterococcus (la β-D-glucosidase), et la méthode de biologie moléculaire GEN-SPOT® basée sur la quantification en temps réel par amplification génique de séquences d’ARNr spécifiques aux espèces bactériennes ciblées.

Meth normalisée

M.E.R.®

GEN-SPOT®

Tableau 1 : Tableaux de contingence (exprimés en valeurs relatives) des méthodes M.E.R.® (n = 371) et GEN-SPOT® (n = 222) versus méthode normalisée ISO 9308-3 pour la quantification d’E. coli, selon les valeurs guide et impérative de la directive 76/160/CEE.

Meth normalisée

M.E.R.

GEN-SPOT

Tableau 2 : Tableaux de contingence (exprimés en valeurs relatives) des méthodes M.E.R.® (n = 371) et GEN-SPOT® (n = 222) versus méthode normalisée ISO 9308-3 pour la quantification d’E. coli, selon les valeurs seuils de qualité retenues dans la directive 2006/7/CE (sous réserve que ces valeurs soient retenues pour être comparées au résultat d'un échantillon unique et pas seulement au percentile correspondant à la saison de baignade, comme c’est le cas pour la directive 76/160/CEE).

tériennes ciblées après une étape de transcription inverse (figure 1).

Grâce à ces deux approches, les temps d’analyses sont fortement diminués : dès réception au laboratoire, les échantillons peuvent être analysés en une heure par la méthode M.E.R.® (pour l’analyse de 1 à 6 échantillons) et en moins de trois heures par la méthode GEN-SPOT® (pour l’analyse de 1 à 12 échantillons).

Depuis 2005, le Centre Technique du Littoral de Lyonnaise des Eaux confronte les résultats de ces méthodes alternatives aux résultats obtenus par les méthodes de référence NF EN ISO 9308-3 et NF EN ISO 7899-1. En considérant les seuils de la nouvelle directive européenne 2006/7/CE, la comparaison des résultats obtenus en milieu marin entre les méthodes rapides (M.E.R.® et GEN-SPOT®) et la méthode de référence conduit à une parfaite concordance d’appréciation de la qualité de l’eau pour respectivement 80,9 % et 86,9 % des échantillons (tableau 2). Cependant, malgré des coefficients de corrélation proches, l’analyse par voie enzymatique ne semble pas aussi répétable que l’approche par biologie moléculaire : les valeurs des coefficients de variation (calculés sur au moins quatre répétitions d’analyse M.E.R.® d'un même échantillon) varient en fonction des lieux de prélèvement. De plus, une absence de corrélation entre l’analyse M.E.R.® et la méthode normalisée est observée pour certaines plages qui ont la particularité d’être localisées dans des zones d’influence d’importants ruisseaux ou fleuves (comme c’est le cas pour les plages de La Barre à Anglet, Grande plage à St Jean de Luz et Héliomarin à Hendaye (64), figure 2). De même, la salinité du milieu (mélange eau douce/eau salée généré par ces rejets), ainsi que la présence de chlorophylle, de micro-algues ou d'ions métalliques (fer, manganèse, etc.) dans les eaux de baignade peuvent interférer dans les mesures enzymatiques par fluorescence. Ces phénomènes ne sont pas observés avec la technologie moléculaire GEN-SPOT®, ce qui amène le CTL à préconiser cette dernière technique dans les situations précédemment décrites. Ceci met en évidence l’absolue nécessité de bien connaître le milieu faisant l'objet d'une surveillance active afin de faire le bon choix de la technique d’analyse rapide à mettre en œuvre.

D’une manière générale, les concentrations en bactéries indicatrices de contamination fécale mesurées par ces deux méthodes alternatives sont en général plus élevées que celles mesurées par la méthode normalisée basée sur la culture. Rappelons que l’une des principales limites des méthodes standards actuelles basées sur la culture est leur incapacité à détecter les bactéries viables mais non cultivables (VNC) suite à un changement de leurs conditions environnementales induisant un stress métabolique. L’étude de ces formes VNC est un domaine actif de la recherche en microbiologie afin de montrer notamment la reviviscence possible de ces bactéries VNC et leur pouvoir pathogène potentiel. A contrario, les méthodes alternatives proposées permettent d’évaluer l'ensemble des bactéries métaboliquement actives mais pas obligatoirement capables de se multiplier. En conséquence, une corrélation « parfaite » entre les méthodes alternatives et les méthodes de référence ne peut être obtenue. Cette « discordance » se révèle tout particulièrement sur des échantillons prélevés lors d’événements pluvieux ou 2 à 5 h après un déversement du réseau d’assainissement dans le milieu naturel. Les méthodes alternatives révèlent alors des niveaux

Plages d’Anglet (64)

Corrélation log10 : M.E.R. versus méthode normalisée ISO 9308-3

Corrélation log10 : GEN-SPOT versus méthode normalisée ISO 9308-3

Plages de St Jean de Luz et Hendaye (64)

Corrélation log10 : M.E.R. versus méthode normalisée ISO 9308-3

Corrélation log10 : GEN-SPOT versus méthode normalisée ISO 9308-3

de pollution supérieurs aux valeurs limites fixées par la réglementation qui ne sont pas mis en évidence par la méthode de référence. On peut alors s'interroger sur l'impact sanitaire de tels échantillons d’eaux de baignade qui sont analysés comme conformes par la méthode de référence.

L’utilisation de ces méthodes alternatives conduirait ainsi à une prise de décision en faveur du principe de précaution vis-à-vis de la santé des baigneurs.

Nota : Il est par ailleurs important de souligner que le risque de maintenir l’ouverture d'une zone de baignade par l’utilisation d’une méthode rapide alors qu’une contamination pourrait être détectée par la méthode normalisée est très faible : il représente 1 échantillon sur 100 (tableau 1).

Pour autant, au regard de la future réglementation, ce risque évolue avec l'utilisation de la méthode M.E.R. (5,7 %) alors qu'il reste stable avec la méthode GEN-SPOT® (0,9 %) (tableau 2).

Connaitre pour mieux comprendre

L’utilisation de ces techniques rapides est une condition nécessaire mais non suffisante pour une bonne gestion sanitaire des eaux de baignade. La démarche AQUAS-POT® permet de coupler le recours à ces analyses rapides à une méthodologie de surveillance active, basée sur la compréhension des phénomènes de pollution et de vulnérabilité du site.

En harmonie avec les recommandations de la Directive cadre sur l’eau 2000/60/CE, la directive européenne 2006/7/CE fixe de nouvelles recommandations visant à préserver et à améliorer la qualité de l’environnement ainsi qu’à protéger la santé humaine. L’outil de valorisation de cette démarche d’amélioration continue de la qualité du milieu porte le nom de profil de vulnérabilité. Ces profils sont établis en fonction de l’état de l'assainissement du bassin-versant, de l’historique de la qualité des eaux de baignade, du degré de vétusté des installations, de la nature du relief, du climat, du type d'eau... Ils doivent permettre de renforcer l’identification des causes, en particulier liées aux pollutions diffuses puis permettre d'intervenir prioritairement sur les zones régulièrement contaminées.

Au-delà de cette exigence réglementaire, un diagnostic général de la qualité sanitaire de la baignade, depuis le bassin-versant jusqu’au plan d’eau aménagé pour la baignade, est devenu primordial pour une gestion plus fine de la surveillance sanitaire. En fonction de son degré de précision, il va permettre de définir les points critiques de la dégradation de la qualité de l'eau, d’établir un plan d’échantillonnage, de hiérarchiser les sources de pollutions entre elles ou encore de prioriser les investissements au niveau des installations les plus critiques. Ce diagnostic est d’autant plus important que, jusque-là, les stratégies de prélèvement étaient essentiellement basées sur des données empiriques compilées par les différents acteurs des plans d’eau. Le développement de modèles numériques, la mise en place de campagnes d’analyse à grande échelle ou tout simplement l'utilisation de traceurs physico-chimiques ont parfois mis en évidence des écarts entre une dynamique du plan d’eau définie par le conscient collectif et une réalité physique plus difficile à appréhender à l’œil nu.

Pour exemple, un diagnostic de vulnérabilité sur les plages d’Anglet a conforté l’évident impact généré par le fleuve Adour qui se trouve au nord des plages, tout en permettant d’apporter la preuve que même si le panache du fleuve est rejeté en mer à marée basse comme l’empreinte visuelle de la plume le laisse paraître, c’est pendant la phase de marée montante que cet apport de bactéries fécales est ramené au droit des plages et que le risque de baignade non conforme est important.

Sur les plages de Biarritz, la conduite de ce type de démarche a permis d'affiner les seuils critiques de pluviométrie pouvant conduire à une mauvaise qualité d’eau sur chacune des plages. Le seuil empirique défini depuis quelques années, bien que répondant au principe de précaution, se trouvait trop pénalisant pour la collectivité qui décidait de fermer l’accès à la baignade et générait un prélèvement pour une analyse bactériologique rapide à chaque fois que ce seuil était atteint.

Conclusion : vers une certification de la gestion de la qualité des eaux de baignade

La qualité des eaux de baignade devient plus sensible dans les choix touristiques des Européens et même si le risque se limite généralement pour le baigneur à une otite, des irritations cutanées ou des troubles intestinaux, la qualité de l'eau participe désormais à la réputation, à la promotion et à la notoriété des stations balnéaires.

Grâce à la mise en œuvre d'un dispositif complet intégrant le diagnostic des sources de pollution, la mise en place d’alertes précoces et l’analyse des eaux par méthode rapide, les collectivités locales peuvent désormais se doter d'un réel système d'aide à la décision (fermeture et réouverture d'une plage), ainsi que d’une véritable qualité d'informations à communiquer auprès du public.

Ce dispositif global permet en outre de faciliter l’établissement d’un plan d'action ciblé de renforcement des infrastructures d’assainissement et de collecte des eaux pluviales, menant à une amélioration sensible de la qualité des eaux de baignade, tant en milieu continental qu’en zone littorale. L’attention accordée à nos eaux de baignade passe de simples prélèvements, analyses et contrôles a posteriori, à une véritable gestion intégrée de la qualité “en temps réel” dans l'intérêt mutuel des responsables et des usagers de la baignade.

Cette dynamique conduit les collectivités locales vers le respect des dispositions de la nouvelle directive Eaux de baignade (2006/7/CE), puis, si elles le souhaitent, vers une démarche de labellisation de leurs eaux de baignade.

Références bibliographiques

* La directive européenne n° 76/160 CEE du 8/12/1975

* La directive européenne n° 2006/7/CE du 15/02/2006

* Salbert V, Mormentyn A, Cathelain M. (2008) La nouvelle réglementation relative à la qualité sanitaire des eaux de baignade : un outil efficace de gestion. L’eau, l'industrie, les nuisances 304 : 96-98