Des détectives des eaux usées ont aidé une ville de l'Arizona à repousser Covid-19

GUADALUPE, Arizona – Valerie Molina a fouillé avec anxiété le ciel du désert, scrutant l'horizon à la recherche de nuages ​​sombres de pluie. Mais tout était bleu et lumineux. Aujourd'hui, la météo n'allait pas être de son côté.

C'était le 20 mars 2020 et Guadalupe, que Molina préside en tant que maire, se préparait pour ce qui aurait dû être la troisième des six cérémonies du vendredi à l'approche de Pâques. Normalement, c'est la période de l'année où la ville de 6 700 habitants double de taille, alors que des spectateurs de tout l'État descendent dans son église en pisé blanc pour assister à des jeunes hommes portant des masques en bois, une coiffe en bois de cerf sacré et des hochets à la cheville fabriqués à partir des cocons de des papillons dansent au son des tambours sous des rubans de fleurs. Guadalupe a été fondée par les Indiens Pascua Yaqui qui ont été forcés de quitter leurs terres natales à Sonora, au Mexique, et se sont installés dans la vallée de la rivière Salt au début des années 1900, apportant avec eux leur religion unique - un mélange d'animisme spirituel et de croyances catholiques repris des missionnaires jésuites..

Un mile carré poussiéreux de maisons surbaissées et ensoleillées coincées entre Phoenix et Tempe, Guadalupe est culturellement et économiquement un monde à part des lotissements parsemés de terrains de golf juste au-delà de ses frontières. Un tiers de ses résidents, dont la plupart s'identifient comme Yaqui, hispaniques ou une combinaison des deux, vivent en dessous du seuil de pauvreté, souvent avec plusieurs générations partageant la même maison. C'est le genre d'endroit où vous ne pouvez pas marcher trop loin sans rencontrer un parent. (Le vice-maire de Molina, Ricardo Vital, est également son cousin germain.) Bien qu'insulaire, la communauté très unie n'est pas isolée.

publicité

La plupart de la population active de Guadalupe se rendait chaque jour à des emplois de services essentiels dans les écoles, les restaurants et les entreprises d'aménagement paysager des zones environnantes. Molina ne savait pas comment sa ville à court de ressources – sans service de santé et avec un budget annuel de seulement 12 millions de dollars – serait en mesure de se défendre si le virus y prenait pied.

Quelques jours auparavant, l'Organisation mondiale de la santé avait déclaré que Covid-19 était une pandémie mondiale, et le gouverneur de l'Arizona Doug Ducey avait interdit tout événement avec plus de 50 personnes. Surtout, son ordre exemptait les rassemblements religieux. "C'était la seule chose", a déclaré Molina. « Et ça allait nous tuer. »

publicité

À son grand soulagement, les pluies torrentielles du printemps avaient annulé les festivités du premier vendredi. Et le deuxième vendredi aussi. Cela lui avait fait gagner du temps pour rencontrer les dirigeants de la société culturelle de la ville et élaborer un plan sur la façon dont ils pourraient empêcher les cérémonies sacrées de devenir des événements de propagation du coronavirus.

Les dirigeants avaient accepté de prendre certaines précautions ce vendredi 20 et lors de toutes les festivités du Carême restantes – comme barricader l'église aux spectateurs et annuler les vendeurs de nourriture et autres activités de carnaval. Mais les mesures et le virus ne se sont pas avérés dissuasifs que Molina avait espéré qu'ils seraient. Les gens ont continué à s'entasser sur la place de l'église semaine après semaine.

En regardant à travers la foule qui s'est rassemblée le dimanche de Pâques, elle a eu mal au ventre. "Tout ce à quoi je pouvais penser", se souvient-elle, "c'était:" À quoi cela va-t-il ressembler dans 14 jours? ""

Le technicien de recherche Tyler Perleberg (devant) prélève des échantillons d'eaux usées d'une glacière, assisté par (de gauche à droite) le technicien de laboratoire Allan Yanez et les stagiaires de recherche Erin Clancy et Allison Binsfeld, au Center for Environmental Health Engineering de l'Arizona State University. Caitlin O'Hara pour STAT NewsQuatorze jours plus tard, l'un des étudiants de Rolf Halden a fait rouler une glacière rayée dans son laboratoire au deuxième étage du Biodesign Institute - un complexe de bâtiments lambrissés de cuivre sur le campus de l'Université d'État de l'Arizona. Les cours en personne étant annulés et la plupart des recherches suspendues, la baie caverneuse des bancs de travail était étrangement vide, à l'exception de la petite équipe de Halden qui extrayait le contenu de la glacière : des cruches en plastique de liquide gris trouble qui, quelques heures auparavant, avaient été puisées dans les égouts de Tempe.

À certains égards, c'était une vieille routine pour les scientifiques. Halden est directeur du Center for Environmental Health Engineering du Biodesign Institute. Son laboratoire analysait les eaux usées de la ville depuis près de deux ans. En 2018, ils ont commencé à rechercher les empreintes moléculaires de différents types d'opioïdes consommés dans la ville. L'année suivante, ils ont obtenu une subvention du National Institutes of Health pour utiliser ce réseau de surveillance pour suivre la grippe. Mais lorsque le SRAS-CoV-2 est apparu cet hiver-là, ils se sont rapidement tournés vers le test du nouveau coronavirus à la place.

Il a fallu quelques mois à son équipe pour perfectionner leurs méthodes, mais en avril, ils mettaient en ligne plus des sept égouts de la ville chaque semaine. Ils ont filtré et centrifugé les échantillons, puis les ont chargés dans une machine de PCR de réaction en chaîne par polymérase. À l'intérieur, de courtes chaînes d'ADN synthétique ont tourbillonné, saisissant tous les morceaux correspondants de SARS-CoV-2 qu'ils ont rencontrés et dégageant une lueur fluorescente quand ils l'ont fait. Au fur et à mesure que la machine enregistrait des lueurs, elle transmettait la lecture à un ordinateur à proximité. Plus de lumière signifiait plus de virus, représentés sur l'écran de l'ordinateur sous la forme d'une série de courbes, une pour chaque égout où des échantillons avaient été collectés : des centaines de milliers de chasses d'eau capturées dans un jet d'arcs d'araignées.

Deux d'entre eux ont attiré l'attention de Halden. Aujourd'hui, c'était la première fois qu'ils analysaient des échantillons de la zone 3. Située dans le coin sud-ouest de Tempe, la zone 3 a la forme d'une amibe géante mangeant un pot à lait. Cette cruche est la ville de Guadalupe, et toutes ses eaux usées se sont écoulées dans la zone 3. Les travailleurs des services publics de Tempe ont également échantillonné aux points où les tuyaux ont changé de municipalité, afin qu'ils puissent isoler la contribution des eaux usées de Guadalupe de celles de la zone 3.

Lorsque Halden a regardé la courbe de la zone 3, elle a montré une pente progressive, à peine assez de virus pour être détectable. En revanche, la courbe de Guadalupe a grimpé directement dans les millions d'exemplaires par litre. Ces chiffres signifiaient que Covid-19 se propageait déjà dans la communauté. S'ils n'avaient regardé que la zone 3, ils l'auraient complètement ratée. "La zone 3 est beaucoup plus grande, donc ce signal important de cette petite communauté a été très rapidement noyé", a déclaré Halden.

Il a alerté Rosa Inchausti, alors directrice de la gestion stratégique et de la diversité de Tempe, qui coordonnait les pilotes de test des eaux usées. Début mai, elle a appelé Molina avec un avertissement et une offre de partager les données que l'équipe de Halden avait collectées.

"Juste par hasard, c'était la petite pépite que nous recherchions", a déclaré Molina.

Les tests Covid étant alors limités, elle était aveuglée par le virus qui se propageait dans sa communauté et elle avait eu du mal à amener les responsables de la santé de la région à prêter attention à ses demandes d'informations. Mais armée des données sur les eaux usées que Tempe offrait, Molina a finalement pu mobiliser les ressources dont sa ville avait besoin pour repousser le virus.

Pour Halden, qui pendant des décennies avait été un évangéliste solitaire pour le domaine émergent de l'épidémiologie basée sur les eaux usées, l'histoire de Guadalupe illustre le potentiel qu'il pense avoir pour transformer la santé publique aux États-Unis - en créant une surveillance en temps quasi réel réseau qui pourrait identifier non seulement Covid-19 et la consommation de drogues au sein d'une communauté, mais aussi d'autres agents pathogènes et même des maladies chroniques comme le cancer, la maladie d'Alzheimer et les troubles de santé mentale. "Nous avons vu à partir de nos données à quel point il est important d'avoir une résolution suffisamment fine pour pouvoir détecter des grappes d'infections dans des zones spécifiques, comme Guadalupe", a déclaré Halden. « Nous n’avons pu constater cela qu’en ayant ce réseau quartier par quartier. »

Au cours de la dernière année, l'enthousiasme de la nation a finalement rattrapé le sien. Alors que la pandémie se propageait, des centaines de villes, d'États, de prisons, d'universités et d'entreprises privées des États-Unis se sont jetés, parfois maladroitement, dans la surveillance des eaux usées. Des investissements fédéraux dans la validation de la science et l'élaboration d'un système national normalisé ont suivi. Avec les vaccins conduisant le SRAS-CoV-2 sous terre, la question est maintenant de savoir que feront les gouvernements, les écoles et les entreprises avec toute cette infrastructure de surveillance ?

Tempe, fonctionnant à un niveau de granularité sans précédent, représente l'avant-garde de ce qui est possible. Mais alors que la technologie devient plus puissante pour répondre aux questions scientifiques et concevoir des interventions de santé publique, plus vous découpez finement les égouts, cela soulève également plus de problèmes de confidentialité. La révolution américaine de la surveillance des eaux usées a peut-être commencé avec le SRAS-CoV-2, mais on ne sait pas encore où cela mènera finalement.

Rolf Halden, directeur du Center for Environmental Health Engineering du Biodesign Institute de l'Arizona State. Caitlin O'Hara pour STAT NewsHalden, maintenant dans la cinquantaine, n'a pas toujours été fasciné par les matières fécales. Il a grandi près de Braunschweig, en Allemagne, à environ 15 miles du complexe de clôtures et de murs illuminés et chargés de mines, connu sous le nom de « bande de la mort » qui divisait son pays d'origine entre l'ouest et l'est. Dans les années 1960, alors que la guerre froide retournait l'État séparé contre lui-même, le rideau de fer n'était pas exactement un endroit sûr pour qu'un enfant puisse errer.

Mais pour Halden, c'était moins effrayant que de rester à la maison. Son père était bipolaire et ses humeurs changeantes se transformaient souvent en violence. Être dehors soulageait Halden. Il avait laissé ses jambes le porter à travers des champs couverts de brouillard, à la recherche des quelques ruisseaux et peuplements d'arbres qui avaient réussi à résister aux réformes agraires d'après-guerre. Il a trouvé des amis chez les têtards et les faons nouveau-nés. Il découvrit que cette observation de la vie avait un nom : la biologie.

Au collège, il a pris l'étude formellement. Mais quand il a obtenu son diplôme quelques années plus tard, il a découvert qu'il n'y avait pas beaucoup de demande pour les biologistes. Il a choisi de rester à l'école et de poursuivre un autre diplôme dans quelque chose de plus pratique : l'ingénierie sanitaire. Ensuite, son conseiller a reçu une offre pour devenir professeur en Amérique et il a demandé à Halden de le rejoindre. Cela signifierait changer de concentration encore une fois. Et déménager dans une ville dont il n'avait jamais entendu parler – Minneapolis. Mais l'important était que c'était loin de Braunschweig.

Après avoir obtenu un master en génie de l'environnement et un doctorat. à l'Université du Minnesota, Halden était impatient de quitter le froid et la neige, mais pas encore prêt à rentrer chez lui. Ainsi, lorsque Lawrence Livermore National Laboratory a fait signe en 1997 avec une offre de postdoctorat comprenant une carte verte et un climat doux de la région de la baie, il a sauté sur l'occasion. Il resta encore quatre ans en tant qu'ingénieur personnel, travaillant dans les collines affamées de pluie au-dessus de l'Altamont Speedway, où en décembre 1969, quatre spectateurs des Rolling Stones étaient morts, amenant avec eux la fin de l'ère de l'amour libre et idéalisme radical.

À l'époque, le département américain de l'Énergie utilisait son centre de recherche voisin, surnommé Site 300, pour tester de nouveaux explosifs et armes nucléaires. En conséquence, au moment où Halden est arrivé quelques décennies plus tard, le site 300 était l'un des endroits les plus pollués des États-Unis. C'était son travail d'aider à comprendre comment le nettoyer. Son équipe a découvert que certains des microbes qui y vivaient étaient aussi efficaces que toutes les machines dont ils disposaient pour extraire les contaminants.

En 2001, il a quitté Livermore pour rejoindre le Center for Water and Health de l'Université Johns Hopkins. Là-bas, il s'est intéressé à un autre type de boues toxiques, celles qui restent après que le contenu des chasses d'eau d'une ville ait été soumis à une usine de traitement industriel. Ce matériau semi-solide est composé de bactéries et de protozoaires et de tout ce que les microbes ne peuvent pas décomposer, y compris les solides organiques, les minéraux comme le phosphore et l'azote et les métaux lourds. "Tout ce qui finit dans la boue est une substance dont la biologie ne sait pas quoi faire", a déclaré Halden. « Cela devient un inventaire des produits chimiques toxiques auxquels les gens sont exposés. »

Le carbone des boues agit comme une éponge, absorbant et concentrant tous les produits chimiques craignant l'eau. Ils peuvent être rares dans l'environnement - quelques nanogrammes flottant dans l'air ou enfouis dans le sol. Mais dans les boues, ils s'accumulent des centaines de milliers de fois. Et comme de nombreuses villes et comtés convertissent leurs boues en engrais secs et les vendent aux agriculteurs et aux jardiniers urbains, essentiellement en recyclant et en redistribuant tous les polluants à l'intérieur, Halden a pensé que quelqu'un devrait examiner les boues de plus près.

Mais l'imposant Allemand, malgré son enthousiasme contagieux, ne pouvait pas exactement se rendre aux stations d'épuration de Baltimore avec une cantine à la main pour demander des aumônes. « Si vous vous présentez avec un camion, vous pourriez obtenir un chargement gratuitement et personne ne poserait de questions », a-t-il déclaré. "Mais si vous venez avec un pot et que vous ressemblez à un scientifique, eh bien, alors vous avez du mal, car ils ne veulent pas que vous trouviez quelque chose qui pourrait potentiellement leur créer des problèmes."

Frustré, il a appelé l'Environmental Protection Agency, qui réglemente les eaux usées. En 2001, l'agence avait collecté environ 100 échantillons de boues à travers le pays dans le cadre d'une enquête nationale. En fait, ils étaient assis dans un congélateur depuis cinq ans et étaient sur le point d'être jetés. Tout ce que Halden avait à faire était de se rendre au laboratoire d'un entrepreneur à proximité et de les récupérer. Quelques années plus tard, lorsque l'agence a réalisé une autre enquête nationale, Halden, qui avait déménagé dans l'État de l'Arizona, a de nouveau levé la main. Il passait également des heures au téléphone avec les opérateurs de stations d'épuration, implorant l'accès aux échantillons.

Le dépôt de boues accumulé, l'équipe de Halden a plongé, séparant les échantillons molécule par molécule à l'aide d'un spectromètre de masse à chromatographie en phase gazeuse. Parmi les molécules qu'ils ont découvertes figuraient des quantités importantes de triclocarban et de triclosan, deux produits chimiques destructeurs de microbes largement utilisés dans les savons, les détergents et les désinfectants pour les mains. Lorsqu'ils sont décomposés dans le corps humain, ils font dérailler la signalisation hormonale et ont été liés à des allergies chez les enfants et à une faible numération des spermatozoïdes chez les hommes.

D'autres chercheurs avaient trouvé les mêmes produits chimiques dans le corps des vers de terre et des grands dauphins, dans les œufs d'oiseaux marins et dans le lait maternel humain. Mais les recherches de Halden ont été les premières à les trouver dans les boues d'épuration. Il a commencé à tirer la sonnette d'alarme, témoignant même devant le Congrès sur les risques environnementaux pour la santé des polluants de plus en plus omniprésents. En 2016, la Food and Drug Administration a interdit le triclocarban et le triclosan, ainsi que 17 autres antimicrobiens dans les savons pour les mains et les nettoyants pour le corps, en partie sur la base des données de la surveillance des eaux usées de Halden.

À cette époque, Halden était récemment revenu d'un congé sabbatique en Europe, où une autre forme de surveillance des eaux usées, qui fonctionnait en amont des stations d'épuration, avait commencé à décoller. Là-bas, les pays incinèrent leurs boues, ils ne les épandaient pas sur les champs vivriers. Il n'y avait donc pas beaucoup de raisons de l'étudier. Mais à partir de 2000, des chercheurs de Milan ont montré qu'ils pouvaient utiliser des échantillons prélevés dans le fleuve Pô et dans les égouts de différentes villes italiennes pour mesurer les quantités de différents médicaments sur ordonnance que la population locale excrétait. Quelques années plus tard, ils ont fait la même chose avec la cocaïne. En 2010, des chercheurs ont mis en place un réseau européen d'échantillonneurs d'égouts pour enquêter sur la consommation de drogues illicites à travers le continent. Au moment où Halden est arrivé pour visiter le projet, il était devenu une enquête annuelle de 56 villes dans 19 pays.

"Le concept était d'analyser dans autant d'endroits que possible et vous le faites correctement et vous le faites chaque année et vous regardez les tendances", a-t-il déclaré. De telles données remplissent bien leur fonction – éclairer pour les régulateurs européens la véritable taille du marché des médicaments – mais elles ont leurs limites. Halden, qui avait été piqué par le virus de la santé publique lors de son passage à Johns Hopkins, a vu le potentiel de générer des données qui pourraient avoir un impact plus direct. "Je me suis dit, pourquoi ne le faisons-nous pas beaucoup plus fréquemment et ne partageons-nous pas les données avec la communauté en temps réel afin qu'elles deviennent réellement informatives pour prendre des mesures de santé publique?"

Pour tester l'idée, il a demandé un certain nombre de subventions, mais n'a obtenu qu'une pile de refus. Puis, en 2018, il a appris que le conseil municipal de Tempe recherchait des projets pour aider à réduire les surdoses et les décès liés aux opioïdes.

"Nous essayions de trouver où se trouvaient les opioïdes dans certaines zones de notre ville", a déclaré Joel Navarro, membre du conseil municipal de Tempe, un pompier qui est également président du comité régional du plan d'action sur les opioïdes. Halden leur a dit qu'il pourrait fournir un aperçu quartier par quartier de la consommation de drogue de la population de Tempe en recherchant les restes chimiques laissés dans les eaux usées de la ville. Après tout, tout le monde fait caca.

Après une conversation publique considérable, le conseil a voté pour donner à Halden 35 000 $ pour l'essayer. L'un des premiers problèmes était de savoir où faire l'échantillonnage. À Tempe, comme dans la plupart des villes, ce système repose sur la gravité. Lorsqu'un résident tire la chasse d'eau des toilettes, le contenu sort dans une conduite d'égout inclinée de sorte que tout ce qui s'y trouve s'écoule en descente jusqu'à ce qu'il atteigne un tuyau plus gros qui alimente une installation de traitement régionale. Au dernier point en aval avant que ces plus gros tuyaux ne se jettent dans l'usine, la ville a établi des sites de surveillance pour mesurer le débit et le volume du débit. L'usine utilise ensuite ces mesures pour facturer la ville pour le traitement des eaux usées. Du point de vue de l'efficacité, il était logique de simplement les réutiliser. La ville a donc installé des échantillonneurs composites sur chacun d'eux - essentiellement une pompe automatisée programmée pour extraire une petite quantité d'eaux usées de l'égout à intervalles réguliers sur une période de 24 heures.

À partir de cet été-là, les équipes des services publics municipaux s'arrêtaient chaque semaine à chaque station pour ramasser les marchandises. Ensuite, l'un des étudiants de Halden ramassait les échantillons et les ramenait au laboratoire, où ils seraient filtrés et passés à travers le spectromètre, qui leur dirait exactement quels opioïdes se trouvaient dans chacun d'eux et en quelle quantité. Ils ont signalé ces niveaux à la ville, qui les a affichés sur un tableau de bord public.

L'information a aidé le service d'incendie et de secours médical de Tempe à réagir lorsque des opioïdes synthétiques comme le fentanyl et le carfentanyl ont commencé à inonder certains coins de la ville à la fin de 2018. «Nous avons vu ce médicament apparaître comme un pic extrêmement élevé avant de commencer à recevoir les appels, ", a déclaré Nick Ells, chef adjoint des services médicaux de Tempe. Cela les a incités à approvisionner leurs camions et ambulances avec plus de médicament pour overdose Narcan. Avec l'héroïne, il faut généralement 1 ou 2 milligrammes de Narcan pour amener quelqu'un dans un état où il respire. Pour le fentanyl et le carfentanyl, son équipe a constaté qu'il faut souvent 5 milligrammes ou plus. "Ces narcotiques synthétiques sont tellement plus puissants que tout ce que vous trouverez dans la rue", a déclaré Ellis.

À cette époque, Halden a décroché une subvention de 1,5 million de dollars du NIH pour transformer le réseau qu'ils avaient mis en place pour surveiller les médicaments en un système d'alerte précoce pour les épidémies de grippe. Son laboratoire se préparait à commencer ce travail en décembre 2019. Et puis le SRAS-CoV-2 est apparu à Wuhan, en Chine. « En janvier, il était clair que le coronavirus viendrait ici aussi », a déclaré Halden. "Nous avons donc commencé à explorer la possibilité de pivoter pour mesurer un virus à ARN à la place."

"Je me suis dit, pourquoi ne le faisons-nous pas beaucoup plus fréquemment et ne partageons-nous pas les données avec la communauté en temps réel afin qu'elles deviennent réellement informatives pour prendre des mesures de santé publique?"

Rolf Halden, Université d'État de l'Arizona

Au sein des Centers for Disease Control and Prevention, des épidémiologistes moléculaires comme Amy Kirby se débattaient autour de la même idée. Elle avait étudié l'utilisation des eaux usées pour suivre le mouvement des bactéries résistantes aux antibiotiques dans l'environnement. Et elle savait que des pays comme Israël utilisaient la technologie depuis des décennies pour surveiller le virus qui cause la polio. Il y avait également de plus en plus de preuves que les personnes infectées par le SRAS-CoV-2 excrétaient de l'ARN viral dans leurs selles. "Le problème était qu'avant 2020, il n'y avait pas d'infrastructure pour la surveillance des eaux usées aux États-Unis", a-t-elle déclaré.

La quantité d'informations que vous pouvez extraire des eaux usées dépend de ce que vous recherchez. Parce que le SRAS-CoV-2 était si nouveau, les scientifiques n'avaient pas encore compris comment traduire les concentrations d'ARN viral en nombre de personnes infectées. (En fait, c'est toujours une question ouverte.) Et de nombreuses variables locales - la température, la distance parcourue par les eaux usées, la durée pendant laquelle elles restent dans les égouts - peuvent toutes avoir un impact sur le résultat. Sans infrastructure préexistante, personne n'avait établi de normes ou de bonnes pratiques sur la manière de collecter et d'analyser les échantillons.

« Nous ne voulions pas simplement brouiller les pistes avec plus de données qui ne sont pas interprétables, alors la première question à laquelle nous avons essayé de répondre était de savoir si ces données sont utiles pour la santé publique ? » dit Kirby. Pour ce faire, l'agence s'est appuyée sur quelques adopteurs précoces, comme Halden et la ville de Tempe, qui étaient prêts à fournir leurs données. Il a montré que les informations les plus significatives provenaient de l'examen de l'évolution des concentrations virales au fil du temps. « Nous avons constaté à maintes reprises dans plusieurs communautés que les tendances en matière d'eaux usées étaient les principales tendances de cas », a déclaré Kirby. « Ainsi, lorsque les cas augmentaient, le premier signal que nous recevrions viendrait des eaux usées, environ quatre à six jours avant les cas confirmés. »

En août dernier, le CDC a annoncé la création d'un système national de surveillance des eaux usées, ou NWWS (prononcé « news »), avec Kirby à sa tête. L'un de ses objectifs est de créer un portail de données pour rassembler les résultats locaux. Elle avait toujours voulu construire quelque chose comme ça, mais le retour sur investissement pour surveiller la résistance aux antibiotiques n'avait pas été assez élevé. "Covid a complètement changé le calcul à ce sujet", a-t-elle déclaré. Ce qui aurait normalement pris quatre à cinq ans à établir, son équipe essayait de le faire en quatre à cinq mois. "Maintenant, non seulement cela vaut la peine d'être établi, mais cela vaut la peine d'être établi aussi vite que possible avec toutes les données que vous pouvez rassembler."

Alors que Kirby menait la charge d'élaborer des normes et des recommandations, la surveillance des eaux usées explosait, conduite par des responsables du gouvernement local et des chefs d'entreprise se précipitant contre la propagation du virus et désespérés à la recherche de tout morceau de données qui pourrait les aider à prendre de meilleures décisions. Des centaines de villes ont participé à un programme de test gratuit proposé par Biobot Analytics, une startup issue du Massachusetts Institute of Technology en 2017. Des dizaines de collèges et d'universités ont lancé leurs propres projets pilotes.

À l'automne, le ministère de la Santé et des Services sociaux a signé un contrat de 1,5 million de dollars avec Aquavitas, une startup basée à Scottsdale, en Arizona, dirigée par l'un des anciens étudiants diplômés de Halden, pour étudier dans quelle mesure sa technologie d'épidémiologie des eaux usées a suivi le SRAS-CoV-2. dans 100 usines de traitement desservant 10 % de la population américaine. Ce projet entre maintenant dans la phase deux - l'échantillonnage des eaux usées de 340 usines dans 42 États, bien que Biobot effectue actuellement les tests.

Adam Gushgari, PDG d'Aquavitas, a été quelque peu choqué par cet intérêt soudain. Il se souvient avoir assisté à une conférence en 2018, où Halden, son conseiller de l'époque, a prononcé le discours d'ouverture. Ensuite, ils se sont réunis pour prendre une bière avec tous les autres chercheurs en épidémiologie des eaux usées aux États-Unis. Ils n'étaient pas plus de 15. « Maintenant, si vous aviez tout le monde aux États-Unis qui fait ça, nous remplirions un stade  !  » il a dit. "Tout d'un coup, nous sommes passés d'une science marginale à laquelle personne ne se souciait vraiment d'être à l'avant-garde du public."

Pour certains juristes et défenseurs de la vie privée, ce changement soudain signale des problèmes sur la route. "Covid-19 a déclenché l'investissement de nombreux collèges et municipalités dans cette infrastructure de surveillance", a déclaré Natalie Ram, professeure de droit à l'Université du Maryland qui étudie la bioéthique et la confidentialité génétique. « Ils ne vont pas simplement le démonter lorsque Covid-19 ne sera plus une urgence de santé publique. Ce qui soulève la question, à quoi d'autre cette infrastructure va-t-elle être utilisée ? »

Des entreprises comme Aquavitas peuvent donner au moins un aperçu des possibilités. Gushgari a déclaré à STAT que bien que Covid-19 soit toujours son principal moteur commercial, il commence à voir l'émergence d'autres marchés. Il a déclaré qu'il était en pourparlers avec une ville sur la surveillance des molécules que les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer répandent dans leur sang et leur urine. Un autre s'intéresse au cancer. Un client, un lycée privé avec une politique stricte de régime végétarien, a engagé Aquavitas pour rechercher des signes que leurs étudiants détournaient en douce des produits d'origine animale. Il dit qu'il n'y a pas de plafond sur ce vers quoi la technologie peut être tournée. "Si vous en prenez ou si vous y êtes exposé et qu'il sort de votre urine ou de vos excréments, nous pouvons le suivre", a-t-il déclaré.

« Ils ne vont pas simplement le démonter lorsque Covid-19 ne sera plus une urgence de santé publique. … À quoi d'autre cette infrastructure va-t-elle être utilisée ? »

Natalie Ram, professeur de droit à l'Université du Maryland

Tempe, pour sa part, commence à explorer d'autres applications de son appareil de surveillance. Le 10 juin, la ville a adopté un budget qui comprend 950 000 $ supplémentaires pour commencer à surveiller au moins une douzaine de nouvelles substances, y compris des traces moléculaires d'autres virus tels que la rougeole, les parasites, l'alcool, les médicaments contre l'asthme et les hormones de stress, ainsi que des biomarqueurs d'exposition. aux fumées toxiques comme le benzène. Les résultats seront rendus publics sur un tableau de bord en ligne. "Je pense qu'il est possible de commencer à vraiment se transformer en toute une gamme de zones pour rendre la ville plus saine", a déclaré le membre du conseil Navarro. Les fonds permettront également d'étendre l'infrastructure d'échantillonnage des eaux usées de la ville à 11 bassins d'égouts au cours des deux prochaines années.

Lorsqu'une telle surveillance se déroule à l'échelle d'un quartier entier ou d'un campus universitaire, Ram a déclaré qu'il n'y avait pas grand-chose à craindre en termes de confidentialité. Les eaux usées, de par leur nature même, sont un mélange de matières provenant de nombreux ménages différents. Et il n'y a aucun moyen de connecter de quelles toilettes différents produits chimiques sont sortis. Mais plus les choses deviennent granulaires - disons une ville échantillonnant chaque pâté de maisons - alors il y a plus de raisons de s'inquiéter.

Il y a aussi le scénario où ce ne sont pas les gouvernements, mais des entités privées, comme des écoles ou des employeurs, qui utilisent les eaux usées comme moyen de découvrir quelque chose sur la santé de leur main-d'œuvre dont elles ne seraient autrement pas au courant. Aussi nouvelle que soit la science de l'épidémiologie des eaux usées, les cadres juridiques et éthiques qui l'entourent sont encore moins établis.

"C'est ce qui me fait réfléchir", a déclaré Ram. «Comme tous les outils de surveillance, cela commence toujours par l'utilisation la moins répréhensible – les crimes les plus odieux, la crise de santé publique la plus acceptable. Mais il ne reste presque jamais avec cette utilisation étroite. Cela ne veut donc pas dire que nous ne devrions pas adopter la technologie lors d'une urgence de santé publique, espérons-le, une fois par siècle, mais nous devons également réfléchir aux implications éthiques, juridiques et sociales de le faire. »

Les concentrés d'échantillons d'eaux usées de mai 2020 sont conservés congelés dans le Center for Environmental Health Engineering. Caitlin O'Hara pour STAT NewsSi vous demandez à Molina, elle vous répondra que l'adoption de la technologie a fait toute la différence pour Guadalupe. Peu de temps après les célébrations de Pâques de l'année dernière, un responsable du département de santé publique du comté de Maricopa lui a fait savoir qu'une personne vivant dans le code postal qui englobe Guadalupe et les régions voisines de Tempe avait été testée positive pour Covid. Elle a demandé plus de détails. Guadalupe ne représentait qu'une fraction des près de 46 000 personnes vivant dans ce code postal. Était-ce réellement dans sa ville ? Mais, a-t-elle dit, les responsables du comté de Maricopa n'ont offert aucune autre information, pas jusqu'à ce qu'elle leur ait envoyé les données sur les eaux usées que le laboratoire de Halden avait générées.

Une fois qu'ils avaient séparé les résultats des tests Covid-19 par adresse, il était évident à quel point Molina avait un problème entre les mains. Les habitants de Guadalupe contractaient le coronavirus à des taux près de six fois plus élevés que dans le reste du comté. Étant donné le manque de tests à l'époque, le nombre réel d'infections était probablement beaucoup plus élevé.

Ces données ont également aidé Molina à obtenir l'oreille de Peter Yucupicio, le nouveau président du Conseil tribal de Pascua Yaqui. Enfant, il avait passé des étés avec son grand-père à Guadalupe. Et il avait vu ce qui se passait dans la nation Navajo, où Covid-19 infectait plus de personnes par habitant que partout ailleurs aux États-Unis Alors que le nombre de morts augmentait, la perte d'anciens tribaux – les gardiens de la langue et les gardiens du savoir sacré - était particulièrement traumatisant. Il ne pouvait pas laisser cela arriver à Guadalupe. Yucupicio a réuni le conseil et ensemble, ils ont décidé d'envoyer 2 millions de dollars à la ville.

C'était un cadeau généreux, et Molina voulait bien l'utiliser. Elle a repensé à son enfance et à ce qui se passerait si vous commenciez à manquer l'école. Deux femmes, amies de sa grand-mère, venaient voir ce qui se passait. Et puis ils aideraient. Parfois, cela signifiait faire la lessive pour que les enfants aient des vêtements propres à porter. Parfois, cela signifiait enseigner aux parents comment débarrasser les cheveux de leurs enfants des poux. Ils étaient comme des travailleurs sociaux, mais ils ne travaillaient pas pour l'État. Ces soi-disant promotoras étaient des femmes aux liens profonds en qui tout le monde avait confiance, surtout lorsqu'elles donnaient des conseils sur la santé.

"Je pensais que c'était ce dont nous avions besoin pour Covid-19", a déclaré Molina. « Nous avons besoin d’un promotora pour aller chez les gens et les éduquer sur les masques et les tests et sur la mise en quarantaine. »

Elle a donc appelé Veronica Perez, une assistante sociale tribale récemment retraitée qui connaissait à peu près tout le monde à Guadalupe et lui a proposé le travail. Perez a accepté et elle a recruté Graciela Holguin, une travailleuse de l'hospice, pour l'aider. Ensemble, ils ont commencé à sillonner la ville, à travailler sur une liste de noms et d'adresses fournie par l'équipe de recherche des contacts du comté, à livrer des boîtes remplies de nourriture, de détergent à lessive, de masques, de thermomètres, de désinfectant pour les mains et de désinfectants aux ménages où quelqu'un avait testé positif. Si les gens voulaient parler, ils le feraient depuis l'allée.

Au début, Perez a fait l'erreur de porter des baskets noires - elles étaient si chaudes à cause du soleil d'été qu'elles ont brûlé des ampoules en pleurs sur ses orteils. Certains jours, ils commençaient avant 6 heures du matin et finissaient souvent après minuit. "Tout le monde était dans le noir", a déclaré Perez. "Nous essayions juste de les aider avec tout ce dont ils avaient besoin."

Mais ils étaient à la traîne, et alors que Covid-19 engloutissait l’État dans une vague post-Memorial Day, de plus en plus de temps des promoteurs était passé aux veillées. À La Cuarenta, la partie la plus ancienne de la ville nommée d'après les 40 acres d'origine sur lesquels Guadalupe a été fondée, les clochers de l'église ont fait un triste bilan chaque fois qu'une victime de Covid-19 est décédée. Les habitants de ce quartier ont commencé à l'appeler « l'été des cloches ».

"C'était un ou deux par semaine", a déclaré Molina. "C'est à ce moment-là que notre communauté a vraiment compris à quel point c'était grave."

Around that time, the Maricopa County health department and Arizona State joined the Pascua Yaqui Tribe as partners, and in mid-June, the town launched an official Covid-19 response team. They converted an open-air market to a free testing site. The county bought up rooms in a hotel just up the road from Guadalupe and converted it to a free isolation center, providing private rooms for people with Covid-19 to recover away from vulnerable family members.

The partnership and the promotora program started to pay off. By the end of August, the amount of virus in the wastewater had dropped below detectable levels. Confirmed cases petered out too.

Throughout the fall and winter months, Guadalupe experienced a few upticks, but nothing like the devastating post-holiday surges that stole hundreds of thousands of American lives across much of the country. When the FDA authorized vaccines, the promotoras switched up their routine, educating the town’s residents about how the vaccines worked and answering their questions. By the time this year’s Lenten festivities rolled around, more than 40% of Guadalupe residents had received at least one shot. Most days the town didn’t record a single new Covid case.

On Easter Sunday this year, the plaza filled with flowers and music and the smells of foods being cooked over open flames. People packed the church to pray. And this time, Molina wasn’t hovering, worrying. She was at home, where her fully vaccinated family gathered, all together for the first time in more than a year. There were hugs, and tears, and not a Zoom room to be seen. “It felt like a different world,” Molina said.