Fiche Résumé 11-AEP-12

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 vise 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 étudiées portent sur la mise au point de modèles d'accumulation des virus en réseau de distribution et sur les biofilms (combien et comment) ; sur la détermination des caractéristiques de surface qui favorisent l'accumulation de ces virus (nature du support, présence de matières organiques et de biofilms bactériens) ; sur l'évaluation des forces hydrodynamiques, mécaniques et chimiques nécessaires pour détacher les biofilms bactériens ; sur la combinaison d'actions (hydrodynamiques et chimiques) permettant de fragiliser l'adhérence des biofilms bactériens et d'améliorer le nettoyage des surfaces et enfin sur la persistance des virus (survie, intégrité, maintien de l'infectiosité) fixés sur les parois ou les biofilms qui ont subi un nettoyage.

Les essais sont 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 (phages ARN-Fspécifiques : MS2, GA et QB). Le réacteur utilisé est 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.

Les résultats, décrits dans ce rapport intermédiaire, portent sur :
- les essais de nettoyage hydrodynamique et/ou chloration de surfaces contaminées par des virus modèles,
- l’efficacité d’un nettoyage hydrodynamique en présence ou non de chlore sur un biofilm d’eau potable et re-colonisation post-nettoyage.

Les résultats obtenus sur les virus modèles montrent que les bactériophages adhérés sur le biofilm ont bénéficié d’un effet protecteur vis-à-vis de l’action du chlore puisqu’ils sont altérés au moins trente fois moins rapidement que les bactériophages en suspension dans l’eau. Le phage qui semble être le plus résistant à l’action du chlore et qui est aussi celui qui adhère en moins grande quantité au biofilm par rapport aux deux autres phages est le phage MS2. Le nettoyage hydrodynamique, testé dans des conditions représentant au plus près les conditions de terrain, n’a pas montré d’efficacité significative pour les virus adhérés au biofilm et semble encore moins efficace que la chloration. En conclusion, des particules virales infectieuses peuvent donc persister au sein du biofilm et être potentiellement relarguées dans l’eau lors de l’érosion naturelle de ce dernier.

Les résultats obtenus sur la biomasse du biofilm montrent que la chloration modifie de façon transitoire les populations bactériennes à la faveur des y-protéobactéries (population moins sensible à l’action du chlore) et n’améliore que légèrement le nettoyage hydrodynamique. L’application du couple “chloration-nettoyage hydrodynamique” conduit a un double effet se traduisant par une “fragilisation/modification” des dépôts avec élimination partielle par le flux d’eau et une “altération/oxydation” intracellulaire des bactéries fixées sans détachement du biofilm. Par ailleurs, le nettoyage hydrodynamique, qui n’entraîne qu’un arrachage limité du biofilm, modifie son architecture puisque les amas sont aplatis. La recolonisation des surfaces après nettoyage est rapide et mesurable dès les premières 24 heures et le biofilm ainsi recolonisé est essentiellement composé de B-protéobactéries.