De la recherche à la pratique : la surveillance en temps réel publié dans « Clean Water »
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Dernière mise à jour : il y a 3 jours
Une nouvelle publication évaluée par les pairs dans « Clean Water » (Nature Portfolio) examine l’utilisation de la cytométrie en flux automatisée, en temps réel, pour surveiller les dynamiques microbiologiques d’une source karstique alpine utilisée pour l’alimentation en eau potable.
L’étude a été menée par des chercheurs de la TU Wien et de l’Université médicale de Vienne et a évalué un système de monitoring automatisé sur site dans des conditions d’exploitation réelles.
Les aquifères karstiques constituent une ressource essentielle pour l’approvisionnement en eau potable. À l’échelle mondiale, environ 10 % de la population dépend des systèmes karstiques, et en Autriche, près de la moitié de l’eau potable provient d’aquifères karstiques alpins.
Ces systèmes sont toutefois hautement dynamiques.
Comme l’explique la responsable de l’étude, Dr Lena Campostrini :
« Après des épisodes de précipitations, l’eau et les contaminants potentiels peuvent circuler très rapidement dans le système, rendant une surveillance en temps réel essentielle pour permettre des décisions rapides et éclairées. »
Le transport rapide au sein des systèmes karstiques peut entraîner des variations significatives de la qualité microbiologique de l’eau en très peu de temps. La détection fiable et précoce de ces changements est donc déterminante pour une gestion efficace des ressources en eau.
Objectif de l’étude
L’équipe de recherche a examiné si une cytométrie en flux automatisée, en temps réel, peut être utilisée comme outil de surveillance fiable sur site au niveau d’une source d’eau potable.
La stratégie de surveillance combinait :
des mesures à long terme pour analyser les tendances hydrologiques saisonnières et les schémas de contamination ;
des mesures à haute fréquence lors de six épisodes de précipitations ;
la comparaison des paramètres cytométriques avec des indicateurs abiotiques tels que la turbidité et l’UV254 ;
des paramètres microbiologiques de référence, notamment E. coli.
La surveillance a été réalisée directement à la source exploitée, reflétant ainsi des conditions environnementales et opérationnelles réelles.
Principaux enseignements
Lors de l’un des épisodes de précipitations, les chercheurs ont observé une augmentation marquée du nombre total de cellules ainsi que des cellules microbiennes intactes.
Comme l’explique Dr Lena Campostrini :
« Nous avons observé une augmentation claire du nombre total et des cellules microbiennes intactes, qui n’était pas visible - ou seulement avec un retard - dans les paramètres abiotiques tels que la turbidité ou l’UV254. »
Il est également notable que les concentrations d’E. coli ont atteint leur maximum au même moment que les nombres totaux et intacts de cellules.
Ces résultats soulignent la valeur complémentaire d’une surveillance microbiologique automatisée en parallèle des paramètres abiotiques classiques.
En outre, l’étude montre que, dans le cadre de l’utilisation d’outils d'apprentissage automatique pour prévoir les événements de pollution, les modèles intégrant des paramètres issus de la cytométrie en flux présentent la plus forte capacité prédictive.
Mesures à long terme et mesures à haute fréquence : une approche complémentaire
L’étude souligne également l’importance de comprendre le comportement hydrologique spécifique de chaque système karstique.
Des séries de mesures à long terme, avec une densité d’échantillonnage plus faible, ont permis d’identifier les évolutions hydrologiques saisonnières ainsi que les schémas typiques de contamination. Des campagnes de mesures plus intensives dans le temps ont, quant à elles, apporté des informations détaillées sur les variations microbiologiques rapides lors d’événements de contamination.
Comme l’explique Dr Lena Campostrini :
« La combinaison d’une surveillance à long terme et de campagnes ciblées et intensifiées dans le temps permet d’optimiser les ressources économiques et temporelles, tout en garantissant une compréhension approfondie du système karstique. »
Implications pour la surveillance de l’eau potable
Pour la source étudiée, l’étude conclut que la cytométrie en flux automatisée peut compléter de manière pertinente les approches de surveillance existantes.
Elle peut notamment contribuer à :
un échantillonnage plus ciblé ;
une évaluation des risques améliorée ;
des décisions plus éclairées en matière de gestion des sources.
La technologie évaluée dans cette étude est intégrée au système BactoSense, qui permet une surveillance microbiologique automatisée sur site, reposant sur les principes de la cytométrie en flux.
Lire la publication complète
L’étude complète, évaluée par les pairs, est disponible dans Clean Water.
Les services des eaux intéressés peuvent contacter directement l’équipe bNovate pour en savoir plus sur l’utilisation de la surveillance microbiologique automatisée dans la gestion dynamique des sources.
Questions fréquentes
Qu’est-ce que la cytométrie en flux automatisée dans la surveillance de l’eau potable ?
La cytométrie en flux automatisée est une méthode permettant de quantifier les cellules microbiennes dans des échantillons d’eau. Dans la présente étude, elle a été utilisée directement au niveau d’une source d’eau potable afin de fournir, quasi en temps réel, des données sur le nombre total de cellules ainsi que sur les cellules microbiennes intactes.
Pourquoi les sources karstiques alpines sont-elles difficiles à surveiller ?
Les systèmes karstiques réagissent très rapidement aux épisodes de précipitations. L’eau et les contaminants potentiels peuvent circuler rapidement dans l’aquifère, entraînant des variations à court terme de la qualité microbiologique de l’eau.
Pour détecter de manière fiable ces événements dynamiques, des approches de surveillance capables de capter des changements rapides sont nécessaires.
Quelle est la différence entre le monitoring quasi en temps réel des paramètres microbiologiques et la mesure de la turbidité ?
La turbidité mesure les particules présentes dans l’eau, tandis que l’UV254 évalue la teneur en matière organique. La cytométrie en flux, en revanche, quantifie directement les cellules microbiennes.
L’étude a montré que les augmentations du nombre de cellules microbiennes étaient clairement détectables, même lorsque les variations de turbidité ou d’UV254 apparaissaient avec un retard ou de manière moins marquée.
Que montre l’étude concernant la surveillance prédictive ?
Lors de l’application de méthodes de machine learning pour prévoir des événements de contamination, les modèles intégrant des paramètres issus de la cytométrie en flux ont démontré la plus grande précision prédictive.
En comparaison, les modèles reposant uniquement sur des données de surveillance conventionnelles ont présenté une capacité de prédiction plus limitée.
Qu’est-ce que BactoSense ?
BactoSense est un système automatisé de surveillance sur site basé sur la cytométrie en flux. Il permet la quantification quasi en temps réel des cellules microbiennes dans l’eau et constitue la plateforme technologique évaluée dans cette étude.
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