le biofilm des réseaux d’eau : un réservoir microbien
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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)
2e Symposium Innovation Eau & Sant 8-9 dcembre 2016
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Production deau potable
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USA: 885 pidmies associes aux eaux potables (1971 2012)
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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
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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.
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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 -
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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
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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
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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
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Contaminants microbiens
Pseudomonas aeruginosa Legionella pneumophila Protozoaires (amibes libres,) Aeromonas hydrophila Mycobactries non tuberculeuses Cryptosporidium parvum entrobactries Staphylococcus sp. Giardia lamblia
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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,
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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
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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
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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
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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
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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
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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,)
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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
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Les agrgats bactriens
taille suprieure 100 microns
plusieurs milliers de bactries
trs forte rsistance aux agressions extrieures : chlore, ozone, ultra-violets,
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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,)
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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,
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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
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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
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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)
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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
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Comparaison de matriaux
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Comparaison de matriaux
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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
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Ltude CRECEP (2006)
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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)
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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
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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)
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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
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36
Ltude LHVP (2014)
050
100150200250300350400450500
PVDF Sole PVDF Kinar C-PVC
BPP ATP(pg/cm2)
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37
Classe10
Classe 100
Classe 1000
Classe 10 000
CuivreC-PVC
Silicone HTV PEX EPDM
PolybutneInox 316
PVDFPolypropylne
Inox 314
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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
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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
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flore revivifiable : bacilles Gram ngatif (Pseudomonas,Comamonas, Delftia, Brevundimonas, Methylobacterium) C-PVC neuf
dans leau : 1,8.104 UFC/mL sur le matriau : 2,6.104 UFC/cm2
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
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flore revivifiable : bacilles Gram ngatif (Pseudomonas, Brevundimonas, Delftia, Acinetobacter) PEX neuf
dans leau : 1,8.104 UFC/mL sur le matriau : 8,5.104 UFC/cm2
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
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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
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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
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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