Fiche Résumé 08-AEP-11

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) ; 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.

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 MS2 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.

Préalablement aux premiers essais, deux analyses bibliographiques ont été réalisées : l’une sur la caractérisation des biofilms en réseau d’eau potable et l’autre sur l’accumulation de virus dans les biofilms. L’analyse bibliographique concernant la problématique des interactions virus-biofilm fait l’objet de ce rapport. Elle amène à plusieurs conclusions :
- les virus pathogènes susceptibles d’être présents dans l’eau sont essentiellement des virus dont la taille varie de 20 à 80 nm avec une capside protéique,
- ces virus expriment majoritairement une charge négative à pH neutre,
- toutes les études concernant l’adhésion ou la persistance des virus au sein de biofilms restent encore extrêmement limitées dans leurs conclusions (pas ou peu de données précises vis-à-vis des propriétés interfaciales des virus, vis-à-vis des cinétiques d’adhésion des virus sur des supports nus ou colonisés, vis-à-vis de l’impact des contraintes hydrodynamiques sur la structure du biofilm ainsi que sur l’adhésion et le relargage des virus). Il est seulement possible d’observer que la cinétique d’adhésion des virus aux biofilms est plutôt rapide, que les virus peuvent persister dans les biofilms pendant des durées variables et être relargués dans la phase eau, que dans certains cas leur adhésion sur le biofilm augmente leur survie.

Ainsi, l’utilisation de pilotes permettant de contrôler les contraintes hydrodynamiques devrait apporter des informations indispensables à une meilleure compréhension des interactions entre les virus et des supports colonisés ou non par les biofilms.