Fiche Résumé 08-AEP-09

Si les virus entériques pathogènes pour l'homme ne se multiplient pas dans l'environnement hydrique, ils sont par contre capables d'adhérer sur les parois des réseaux de distribution d'eau potable, de s'accumuler au niveau des biofilms formés sur les parois et d'être relargués de façon discontinue dans l'eau circulante. Les biofilms représentent donc un réservoir de micro-organismes qui peuvent constamment contaminer l'eau distribuée.

En conséquence, contrôler la qualité microbiologique de l'eau impose de contrôler l'accumulation de dépôts et de biofilms sur les parois des réseaux de distribution et des réservoirs d'eau potable et de nettoyer les surfaces contaminées. Mais le nettoyage efficace des surfaces des canalisations est limité à la fois par leur difficulté d'accès et par l'absence de caractérisation physico-chimique et mécanique des biofilms adhérant aux surfaces. Il est par conséquent quasi-impossible d'optimiser objectivement les protocoles de nettoyage pour éliminer les biomasses fixées et les pathogènes associés.

L'objectif du programme prévu sur 3 ans vise donc à définir un protocole pour nettoyer les surfaces des canalisations salies par les micro-organismes (bactéries formant un biofilm, virus piégés dans le biofilm ou adhérant sur des surfaces non colonisées). Les différentes parties qui seront étudiées pour atteindre cet objectif sont :
- la mise au point de modèles d'accumulation des virus en réseau de distribution et sur les biofilms (combien et comment) ;
- la détermination des caractéristiques de surface qui favorisent l'accumulation de ces virus (nature du support, présence de matières organiques et de biofilms bactériens) ;
- l'évaluation des forces hydrodynamiques, mécaniques et chimiques nécessaires pour détacher les biofilms bactériens ;
- la combinaison d'actions (hydrodynamiques et chimiques) permettant de fragiliser l'adhérence des biofilms bactériens et d'améliorer le nettoyage des surfaces ;
- la persistance des virus (survie, intégrité, maintien de l'infectiosité) fixés sur les parois ou les biofilms qui ont subit un nettoyage.

Il est nécessaire d’utiliser des modèles viraux pour étudier le comportement des deux virus les plus impliqués dans les épidémies d’origine hydrique (norovirus et virus de l’hépatite A) car ces deux virus ne sont pas cultivables et leurs propriétés de surface ont peu été étudiées. Les modèles viraux choisis pour les essais sont donc des bactériophages (phages MS2 et QB), non pathogènes pour l'homme, mais dont la structure est comparable aux virus pathogènes humains. Ces deux modèles sont actuellement étudiés et il est d’ores et déjà possible de souligner que les phages MS2 et QB possèdent des propriétés de surface différentes entre eux. Grâce à ces résultats récemment acquis, il est possible d’envisager la modélisation des processus de leur adhésion.

Les essais seront réalisés sur des biofilms multi-espèces qui ont été formés sur des matériaux (PEHD et inox) en contact avec l'eau du réseau dopée à l'aide de modèles viraux. Les caractéristiques physicochimiques (charge, hydrophobicité) et morphologique des matériaux, avec ou sans biofilm, seront évaluées par microscopie à force atomique.

Le réacteur utilisé sera le disque tournant car il permet de simuler, en fonction de la distance par rapport à l’axe, différentes conditions hydrodynamiques et contraintes de cisaillement à la surface des matériaux.

La première étape du projet consistera à former un biofilm bactérien d’un mois maximum dont les caractéristiques seront corrélées aux vitesses hydrodynamiques subies durant sa formation. La deuxième étape consistera à ajouter les modèles viraux dans la phase eau avec l’étude de leur adhésion sur le biofilm ou sur le matériau non colonisé. La troisième étape sera consacrée à la détermination des forces hydrodynamiques et mécaniques critiques nécessaires pour éliminer le biofilm en mesurant, par microscopie à force atomique, les caractéristiques viscoélastiques et les forces latérales de détachement. Des combinaisons de nettoyage chimique (oxydant, tensioactifs) seront testées pour diminuer ces forces hydrodynamiques qui pourraient s’avérer être trop élevées pour être mises en oeuvre dans le cas d’un réseau réel. La persistance des virus après nettoyage sera évaluée par culture et par biologie moléculaire. Les effets potentiellement négatifs du nettoyage (déplacement des dominances au sein de la communauté bactérienne avec remplacement des bactéries autochtones par des bactéries indésirables) seront également estimés.