Le biofilm des réseaux d’eau : un réservoir microbien

Le biofilm des rseaux deau : un rservoir microbien

Fabien SQUINAZI*, Franoise ENKIRI***mdecin biologiste, ancien Directeur du Laboratoire dhygine de la ville de Paris (LHVP)

[email protected]**ingnieur hyginiste, Service Parisien de Sant Environnementale (SPSE)

[email protected]

2e Symposium Innovation Eau & Sant 8-9 dcembre 2016

Production deau potable


USA: 885 pidmies associes aux eaux potables (1971 2012)


Les maladies microbiennes lies leau

73 pidmies, entre 1991 et 2002, aux USA ayant entran 415 496 cas

354 pidmies, entre 2000 et 2007 dans 14 pays de lUnion europenne, lorigine de 47 617 cas

1 389 cas de lgionellose dclars en 2015 en France

ingestion deau inhalation deau contact cutano-muqueux


Qualit de leau en FranceEn 2012 :

96,7 % de la population a t alimente par de leau respectant en permanence les critres de qualit fixs par le Ministre charg de la sant pour les paramtres microbiologiques,

99,1 % de la population a t alimente en permanence par de leau respectant la limite de qualit pour les nitrates,

95,5 % de la population a t alimente en permanence par de leau respectant la limite de qualit pour les pesticides.


Eaux destines la consommation humaine

toutes les eaux, qui soit en ltat, soit aprs traitement, sont destines la boisson, la cuisson, la prparation des aliments ou dautres usages domestiques (hors eaux minrales naturelles) - Art. R.1321-1 du Code de la sant publique -


Critres de qualit

tre conformes aux limites de qualit pour des paramtres prsentant un risque sanitaire immdiat ou plus long terme

satisfaire des rfrences de qualit pour des indicateurs tmoins du fonctionnement des installations, lorigine d inconfort ou de dsagrment pour le consommateur

aux robinets utiliss pour la consommation


Paramtres bactriologiques

Bactries Limite de qualit

Rfrence de qualit

E. coli 0/100ml

entrocoques 0/100ml

coliformes 0/100ml

sulfitorductrices 0/100ml

arobies 22C Rapport < 10

arobies 36C /valeur habituelle


Bactries

Limite de qualit

Rfrence de qualit

E. coli

0/100ml

entrocoques

0/100ml

coliformes

0/100ml

sulfitorductrices

0/100ml

arobies 22C

Rapport < 10

arobies 36C

/valeur habituelle

Contaminants microbiens

Pseudomonas aeruginosa Legionella pneumophila Protozoaires (amibes libres,) Aeromonas hydrophila Mycobactries non tuberculeuses Cryptosporidium parvum entrobactries Staphylococcus sp. Giardia lamblia


Usages de leau dans un tablissement de sant

alimentation : boisson, prparation des repas,... hygine : toilette, entretien des locaux, soins : lavage des mains, balnation, traitement des

dispositifs mdicaux, hmodialyse, technique : strilisation, blanchisserie, automates,

chauffage, traitement de lair,


Eau usage alimentaireet sanitaire

critres de qualit

flore arobie revivifiable 22C 100 UFC/ml 36C 10 UFC/ml

Escherichia coli et coliformes totaux < 1 UFC/ 100 ml entrocoques < 1 UFC / 100 ml Pseudomonas aeruginosa < 1 UFC/ 100 ml


Eau du rseau non traite

soins standards

flore arobie revivifiable 22C 100 UFC/ml 36C 10 UFC/ml

coliformes totaux < 1 UFC/ 100 ml Pseudomonas aeruginosa < 1 UFC/ 100 ml Legionella pneumophila < 1000 UFC / litre


Eau du rseau traite

eau bactriologiquement matrise

Flore arobie revivifiable 22C < 1 UFC/ 100 ml Pseudomonas aeruginosa < 1 UFC/ 100 ml Legionella sp. < 10 UFC / litre


Le biofilm des rseaux deau

flore microbienne diversifie dans leau matire organique complexe dont une fraction est

biodgradable interface eau/matriau : lieu privilgi

daccumulation des cellules microbiennes et de matire organique et inorganique et de multiplication des bactries formation de biofilm


Structure du biofilm

ensemble de cellules microbiennes, uniques ou en micro-colonies

adhrant la surface du matriau enchevtres au sein dun rseau complexe,

hautement hydrat, dexopolymres (fibres saccharidiques, lipides, protines) avec dpts minraux ou de corrosion


Formation du biofilm

Consquences dgradation de la qualit de leau organoleptique (got, odeur) microbiologique (Legionella sp., Mycobacterium sp.,

Pseudomonas sp. et autres bacilles Gram ngatif oxydase positive, flore arobie msophile, entrobactries,)


Dynamique du biofilm

dtachement des micro-organismes prsents en surface : simple rosion, cas le plus frquent, arrachage du biofilm, avec transfert des micro-

organismes dans leau adhrence des micro-organismes circulants


Les agrgats bactriens

taille suprieure 100 microns

plusieurs milliers de bactries

trs forte rsistance aux agressions extrieures : chlore, ozone, ultra-violets,


La flore du robinet Des bactries Gram positif

Staphylocoques Bacillus

Des bacilles Gram ngatif Pseudomonas sp. dont Pseudomonas aeruginosa Aeromonas sp. dont Aeromonas hydrophila Flavobacterium sp. Alcaligenes sp. Achromobacter Xanthomonas Acinetobacter sp. entrobactries (Klebsiella, Enterobacter, Serratia,)


De nombreux facteurs en cause

fort rapport surface-volume conditions hydrauliques temprature de leau composition physico-chimique de leau prsence de produits de corrosion ou de tartre procdures de traitement

matriau : nature, ge, tat de surface,


Facteurs limitants

lutte contre la stagnation de leau (dimensionnement, hydraulique des rseaux, utilisation de leau)

matrise de la temprature de leau lutte contre lentartrage et la corrosion traitement complmentaire de leau choix des matriaux


Matriaux des rseaux intrieurs

mtalliques : cuivre, inox, acier galvanis de synthse

polyolfines : PB polybutne, PP polypropylne, PE polythylne, PE-X ou PE-R polythylne rticul, multicouches

vinyliques : PVC-U, C-PVC souples : silicone, PVC-P, caoutchouc


3 mthodes exprimentales pour valuer les proprits de stimulation de la croissance microbienne des matriaux au contact de leau destine la consommation humaine.

La norme NF EN 16421 : 2015

Consommation doxygne (Royaume uni) norme BS 6920-2.4 : 2000

Formation dun dpt (Allemagne) norme DVGW W270 : 2007

Production dune biomasse (BPP) sur le matriau (BF) et dans leau (BL) par dosage dATP (Kiwa Pays-Bas 2008)


BPP Biomass Production Potential

dtermination de la concentration en biomasse active, dans la phase eau (BL) et sur le matriau (BF),

dans des conditions dites semi-dynamiques . par dosage de ladnosine tri-phosphate (ATP)

microbien, 56, 84 et 112 jours dincubation 30 2C, lobscurit

BPP = [(BF + BL)t8 + (BF + BL)t12 + (BF + BL)t16] / 3


28

Comparaison de matriaux


29

Comparaison de matriaux


30

Innocuit sanitaire des matriaux organiques

Avis de lAnses (19 septembre 2013)

La mthode par ATP-mtrie est la plus performante au regard de sa sensibilit (LD < 1 ng ATP/L) et de ltendue des gammes de concentrations observes dans la discrimination des matriaux (< 50 plus de 48 000 pg ATP/cm2)

La relation entre le rsultat de la mesure et limpact ventuel sur la qualit microbiologique de leau en situation relle reste difficile tablir

aucun critre dacceptabilit ne peut tre fix court terme


31

Ltude CRECEP (2006)


32

valuer linfluence de traitements rpts, thermique et chimiques de trois matriaux sur leur potentiel contribuer au dveloppement microbien :

cuivre, C-PVC Polythylne rticul (PEX)

dans des conditions reprsentatives de traitements dune installation problmes de contamination

Ltude LHVP Clermont Universit (2010)


L'tude LHVP - Clermont Universit (2010) Protocole exprimental des traitements successifs des matriaux

Eau + Chlore 3mg/l - 55 C

3 heures

Eau chaude 70C

1 heure

Acide phosphorique15%, T. ambiante

30 minutes

Eau courante

15 minutes

H2O21 000 mg/lT. ambiante

1 heure

Eau courante

15 minutes

120 cycles de 6 heures


35

L'tude LHVP (2014)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Silicone HTV EPDM E628

247

16 063

BPP ATP(pg/cm2)


Graph1

247

16063

BPP ATP(pg/cm2)

Sheet1

Silicone HTVEPDM E6283e trim.4e trim.

BPP ATP(pg/cm2)24716,0639020.4

30.638.634.631.6

45.946.94543.9

36

Ltude LHVP (2014)

050

100150200250300350400450500

PVDF Sole PVDF Kinar C-PVC

BPP ATP(pg/cm2)


37

Classe10

Classe 100

Classe 1000

Classe 10 000

CuivreC-PVC

Silicone HTV PEX EPDM

PolybutneInox 316

PVDFPolypropylne

Inox 314


composition : eau de la nappe de lAlbien (90%) et eau de distribution

de lusine de traitement dIvry (10%) mlange microbien : eau de Seine, en amont de lusine

de potabilisation dIvry, filtre sur membrane 1,2 m identification bactrienne

cocci Gram positif (Kocuria) bacilles Gram ngatif (Pseudomonas, Comamonas, Delftia,

Brevundimonas) Legionella (1,5.103 UG/L)

Eau de trempage des matriaux

flore revivifiable : cocci Gram positif (Kocuria) cuivre neuf ou trait

dans leau : 1,2.104 UFC/mL sur le matriau : 1,1.103 UFC/cm2

Legionella cuivre neuf :

dans leau 1,8.104 UG/L sur le matriau : 2.102 UG/cm2

cuivre trait : non quantifiable

Cuivre

flore revivifiable : bacilles Gram ngatif (Pseudomonas,Comamonas, Delftia, Brevundimonas, Methylobacterium) C-PVC neuf


C-PVC trait dans leau : 3.104 UFC/mL sur le matriau : 5,9.104 UFC/cm2

Legionella C-PVC neuf : 3,6.103 UG/L 43 UG/cm2 C-PVC trait : non quantifiable

C-PVC

flore revivifiable : bacilles Gram ngatif (Pseudomonas, Brevundimonas, Delftia, Acinetobacter) PEX neuf


PEX trait dans leau : 1,3.104 UFC/mL sur le matriau : 7,6.104 UFC/cm2

Legionella PEX neuf : 1,4.104 UG/L 1,7.102 UG/cm2 PEX trait : non quantifiable

PEX

flore revivifiable : bacilles Gram ngatif (Sphingomonas, Delftia, Aeromonas, Acinetobacter, Pseudomonas)

sur le matriau : 3.104 UFC/cm2

Legionella sur le matriau : Legionella pneumophila

par culture : 720 UFC/cm2

par PCR : 1,1.103 UG/cm2

Silicone HTV

flore revivifiable : bacilles Gram ngatif (Sphingomonas, Delftia, Aeromonas, Methylobactrium, Acinetobacter, Pseudomonas)

sur le matriau : 5,5.106 UFC/cm2

Legionella sur le matriau : Legionella pneumophila

par culture : 1,1.104 UFC/cm2

par PCR : 3,5.105 UG/cm2

Ethylene - Propylne - Dine Monomre

Conclusion

un fonctionnement sans faille des installations de stockage, production et distribution deau

un niveau de scurit sanitaire conforme aux exigences

une politique de leau (constitution dune quipe pluridisciplinaire)

une dmarche qualit2e Symposium Innovation Eau & Sant 8-9 dcembre 2016

Le biofilm des rseaux deau : un rservoir microbienDiapositive numro 2USA: 885 pidmies associes aux eaux potables (1971 2012)Les maladies microbiennes lies leauDiapositive numro 5Qualit de leau en FranceDiapositive numro 7Diapositive numro 8Diapositive numro 9Diapositive numro 10Diapositive numro 11Diapositive numro 12Diapositive numro 13Diapositive numro 14Diapositive numro 15Diapositive numro 16Diapositive numro 17Diapositive numro 18Diapositive numro 19Diapositive numro 20Diapositive numro 21La flore du robinetDiapositive numro 23Diapositive numro 24Diapositive numro 25Diapositive numro 26Diapositive numro 27Comparaison de matriauxComparaison de matriauxInnocuit sanitaire des matriaux organiques Ltude CRECEP (2006)Ltude LHVP Clermont Universit (2010)Diapositive numro 33Diapositive numro 34L'tude LHVP (2014)Ltude LHVP (2014)Eau de trempage des matriauxCuivre C-PVCPEXSilicone HTVEthylene - Propylne - Dine Monomre Diapositive numro 44

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