Alerte cancer depuis les canalisations : comment les eaux usées pourraient détecter tôt les tumeurs

Des chercheurs américains ont montré que des prélèvements d’eaux usées pouvaient révéler des indices de cancer colorectal à l’échelle de certains quartiers. L’idée peut sembler relever de la science-fiction, mais elle s’inscrit dans la continuité de pratiques éprouvées pendant la pandémie de Covid-19, lorsque des virus ont été suivis via les réseaux d’assainissement. Cette fois, l’enjeu concerne l’un des cancers les plus meurtriers : les cancers du côlon et du rectum.

Pourquoi le dépistage du cancer colorectal a besoin de nouvelles approches

Dans de nombreux pays industrialisés, le cancer colorectal figure parmi les cancers les plus fréquents et les plus dangereux. Aux États-Unis, plus de 150 000 nouveaux cas de tumeurs du côlon et du rectum sont signalés chaque année, et la maladie se situe très haut dans le classement des décès par cancer. La situation est comparable en Allemagne, malgré des dispositifs de prévention déjà bien installés.

Les outils de détection précoce existent pourtant depuis longtemps et sont efficaces - en particulier la coloscopie, ainsi que les tests de selles recherchant du sang ou du matériel génétique provenant de cellules tumorales. Le problème est l’adhésion : tout le monde ne recourt pas à ces offres. Les adultes plus jeunes se sentent souvent peu concernés ; beaucoup repoussent les examens, ou les évitent par peur et par gêne.

C’est pourquoi des épidémiologistes explorent des pistes qui ne reposent pas uniquement sur la démarche individuelle, mais sur des signaux collectifs. Les eaux usées attirent alors l’attention : elles concentrent ce qu’un voisinage entier rejette - y compris des traces invisibles de maladies.

La canalisation d’une ville reflète ce que la population mange, boit, consomme - et, potentiellement, les tumeurs qui s’y développent.

Eaux usées comme radar du cancer : essai dans l’État du Kentucky (États-Unis)

Dans le Kentucky, une équipe a vérifié si des concentrations de cas de cancer colorectal pouvaient se détecter dans les eaux usées de zones urbaines précises. Le point de départ reposait sur des données réelles de patients : entre 2021 et 2023, les spécialistes ont analysé des dossiers issus d’un grand centre de prise en charge du comté de Jefferson.

L’objectif était d’identifier de petits périmètres géographiques présentant un nombre particulièrement élevé de diagnostics. Le critère retenu était le suivant : plus de quatre cas de cancer colorectal dans un rayon de 800 mètres. Trois zones « hotspot » ont ainsi été définies. Pour la comparaison, les chercheurs ont sélectionné un quartier où aucun patient n’apparaissait ni dans les dossiers du centre, ni dans le registre national du cancer.

Le 26 juillet 2023, des prélèvements d’eaux usées ont été réalisés dans les quatre secteurs, directement sur leur réseau d’assainissement. Dans chaque zone, 175 millilitres ont été collectés trois fois par jour. Les échantillons ont ensuite été analysés en laboratoire pour deux marqueurs humains d’ARN :

• CDH1 : un marqueur associé à des processus liés au cancer
  
• GAPDH : un marqueur « ménager » (housekeeping), impliqué dans des fonctions cellulaires de base

À l’aide d’une méthode très sensible, la PCR digitale en gouttelettes (digital droplet PCR), l’équipe a mesuré le ratio CDH1/GAPDH. Ce rapport fournit une indication grossière de la proportion de matériel associé au cancer présente dans les eaux usées.

Résultat : de l’ARN humain a été détecté dans les douze échantillons. En revanche, les ratios moyens CDH1/GAPDH variaient fortement selon les quartiers. Une zone affichait une moyenne d’environ 20, les deux autres hotspots se situaient autour de 2,2 et 4, tandis que la zone de comparaison atteignait 2,6.

Comment des marqueurs tumoraux arrivent dans les égouts

Les tumeurs intestinales libèrent en continu des cellules ainsi que des fragments de matériel héréditaire dans le tube digestif. Ces éléments se retrouvent finalement dans les selles, puis dans les toilettes. C’est précisément sur ce principe que reposent déjà certains tests de dépistage non invasifs sur selles, conçus pour repérer des signatures d’ADN ou d’ARN spécifiques de cellules tumorales.

Les chercheurs américains appliquent ici la même logique à un niveau supérieur : au lieu de mesurer ces marqueurs chez un individu, ils les quantifient dans le réservoir collectif d’un quartier. Si, dans une zone donnée, le ratio CDH1/GAPDH dépasse un niveau de fond habituel, cela pourrait signaler qu’un plus grand nombre de personnes y vivent avec un cancer colorectal - diagnostiqué ou encore non détecté.

La vision : un quartier présentant des valeurs d’eaux usées anormales est informé de manière ciblée et se voit proposer une offre renforcée de dépistage du cancer colorectal - avant même que de nombreuses personnes ne remarquent des symptômes.

Pourquoi ces résultats doivent encore être interprétés avec prudence

L’équipe souligne elle-même qu’il s’agit avant tout d’une preuve de faisabilité. L’étude ne portait que sur quatre réseaux d’eaux usées, une seule journée de prélèvements et un nombre limité de patients connus. Avec un tel dispositif, il est impossible d’établir un lien statistique solide entre le ratio CDH1/GAPDH et le nombre réel de cancers.

Autre limite : dans le quartier de comparaison, des personnes atteintes d’un cancer colorectal peuvent exister, mais être suivies dans d’autres établissements et donc ne pas figurer dans les bases de données utilisées. De plus, d’autres paramètres - comme la taille des ménages, la consommation d’eau ou la dilution dans les canalisations - peuvent influencer les valeurs mesurées.

Ce que pourrait apporter un monitoring des eaux usées à grande échelle pour le cancer colorectal

Si l’approche se confirmait, elle offrirait aux autorités sanitaires des options supplémentaires. Un schéma en plusieurs étapes serait envisageable :

• Prélèvements réguliers d’eaux usées dans de nombreux quartiers
  
• Analyse automatisée des ratios de biomarqueurs
  
• Signalement des zones présentant des valeurs inhabituelles
  
• Campagnes d’information ciblées et invitations à une coloscopie ou à des tests de selles là où le besoin paraît le plus marqué

Une telle stratégie permettrait d’orienter la prévention vers les zones où elle est la plus urgente, au lieu de communiquer partout avec la même intensité. Les régions où la participation aux programmes de dépistage est traditionnellement plus faible pourraient être visées de manière plus pertinente. Les médecins recevraient aussi des alertes précoces indiquant qu’au sein de certains groupes de population, des cas non diagnostiqués pourraient être plus nombreux.

Les moyens financiers pourraient également être utilisés de façon plus fine. Plutôt que de déployer des campagnes coûteuses sur l’ensemble du territoire, assureurs et municipalités pourraient cibler des priorités : dispositifs mobiles d’endoscopie dans les quartiers aux signaux élevés dans les eaux usées, créneaux de conseil supplémentaires dans les cabinets, ou opérations de tests à domicile faciles d’accès.

Limites, risques et questions éthiques

Malgré ses promesses, l’idée soulève des enjeux sensibles. Le monitoring des eaux usées produit des informations sur la santé de quartiers entiers. Même si aucune personne ne peut être identifiée à partir de ces données, un risque de stigmatisation existe si les autorités communiquent : « Ici, il y a particulièrement beaucoup de cancers. »

Des questions juridiques apparaissent aussi : qui peut accéder à ces informations ? Doivent-elles être strictement réservées à la santé publique, ou des assureurs pourraient-ils tenter d’en déduire des risques associés à certaines zones ? Ces scénarios préoccupent les spécialistes de la protection des données depuis que les analyses d’eaux usées rendent également visibles la consommation de drogues et les charges virales.

Sur le plan technique, la stabilité des signaux reste incertaine. Les pluies, les rejets industriels ou des variations saisonnières peuvent modifier la concentration des marqueurs. Des séries de mesures sur le long terme seraient nécessaires pour définir des seuils fiables permettant de qualifier une zone d’« inhabituelle ».

Ce que signifient CDH1, GAPDH et PCR dans ce contexte

Pour le grand public, des sigles comme CDH1 et GAPDH peuvent sembler abstraits. CDH1 désigne un gène codant une protéine impliquée dans l’adhérence entre cellules. Certaines altérations de ce gène sont considérées comme des facteurs de risque pour plusieurs cancers. Une proportion plus élevée d’ARN CDH1 dans les eaux usées peut suggérer qu’un plus grand nombre de cellules aux caractéristiques modifiées est excrété.

La PCR digitale en gouttelettes fragmente un échantillon en des milliers de microgouttelettes, puis amplifie le matériel génétique séparément dans chacune d’elles. Cette approche permet de détecter des traces extrêmement faibles. Elle a été largement utilisée pendant la pandémie de Covid-19 pour mesurer précisément des charges virales.

Quel rôle pourraient jouer l’Allemagne, la France et l’Europe

En Europe, des réseaux suivent déjà, via les eaux usées, des virus ou des résidus de drogues. Cette infrastructure pourrait, en principe, être étendue à la mesure de marqueurs liés au cancer. La combinaison d’installations d’épuration existantes, de laboratoires et de l’expérience acquise pendant la pandémie constitue un point de départ favorable.

Pour des pays comme l’Allemagne, confrontés à une population vieillissante et à une pression croissante sur le système de santé, un dépistage du cancer colorectal plus ciblé pourrait réduire les coûts et sauver des vies. La clé serait de concevoir ces projets avec les communes, les caisses, les médecins et les associations de patients, afin d’assurer transparence et acceptation.

Concrètement, un projet pilote dans une grande ville paraît envisageable : pendant plusieurs mois, des réseaux d’assainissement de différents arrondissements seraient échantillonnés, en parallèle des offres de dépistage classiques. Si les valeurs d’eaux usées augmentent nettement dans un quartier, les caisses d’assurance maladie pourraient envoyer davantage d’invitations, ou organiser des réunions d’information locales.

Au final, le cancer colorectal ne devient réellement maîtrisable que si les personnes recourent aux outils de prévention. Les eaux usées ne peuvent forcer personne à passer une coloscopie - mais elles pourraient pointer un endroit sur la carte et indiquer : ici, il faut regarder de plus près, avant qu’il ne soit trop tard.