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Cohésion des biofilms de réseaux d’eau et résistance au
nettoyage/désinfection
Laurence MATHIEU, EPHE, LCPME, Université de Lorraine - laurence.mathieu@univ-lorraine.fr
Les systèmes de distribution d’eau sont constamment colonisés par des micro-organismes (bactéries,
champignons, etc) organisés sous forme de cellules isolées et d’agrégats adhérant à la surface des tuyaux et
des parois des réservoirs. Ils sont composés de communautés microbiennes diversifiées et denses avec 106 à
107 cellules/cm². La présence de biofilms est souvent perçue comme négative (prolifération et détachement
de germes saprophytes, réservoir de pathogènes, relargage de molécules organiques, amplification de la
corrosion, …). Leur élimination (par voie chimique ou/et action mécanique) reste généralement difficile. En
effet, des exopolymères (EPS) structurent ces biofilms et leur confèrent une forte cohésion et des propriétés
viscoélastiques, qui expliquent les échecs des procédures de nettoyage/désinfection. Définir de nouvelles
stratégies de nettoyage efficace des surfaces nécessite une meilleure compréhension de la structure de ces
biofilms d’eau potable, de leur cohésion, et de leur résistance via la combinaison d’outils empruntés à la
physico-chimie, la mécanique des fluides, et la microbiologie. Les observations de biofilms d’eau potable en
particulier par microscopie à force atomique (AFM) (imagerie et cartographie de forces) montrent un
ensemble d’agrégats poly-dispersés sur la surface, dont la structure est stratifiée et extrêmement cohésive.
Les EPS forment un réseau maillé de polymères ayant un taux d’enchevêtrement voisin de 106 points de
contact/μm3. La cohésion de l’ensemble résulte en particulier d’interactions hydrophobes entre ces EPS. Les
deux procédures de nettoyage/désinfection que nous avons étudiées (nettoyage hydrodynamique et
chloration) montrent des effets relativement différents. Ces deux procédures éliminent une fraction de la
biomasse du biofilm (75 %), mais laissent en place au moins 105 à 106 bactéries/cm2 et des polymères
organiques. Par contre, l’application d’une contrainte hydrodynamique de cisaillement sur la surface du
matériau génère notamment l’étalement des amas par déformations élastiques et renforce les contacts entre
les exopolymères par diminution de la taille des mailles (doublement du taux d’enchevêtrement). Ce
mécanisme contribue à un accroissement de la cohésion des amas du biofilm résiduel. Au contraire, après
chloration, les bactéries du biofilm résiduel apparaissent endommagées par le chlore et le réseau
d’exopolymères fragilisé (diminution de ~40% des points de contact entre EPS). En conclusion, ces procédures
de nettoyage/désinfection en place (CIP/DIP) doivent être adaptées et optimisées en fonction des
caractéristiques des biofilms à éliminer qui peuvent varier d’un système de distribution à l’autre. Cette
caractérisation amont est indispensable pour s’assurer de l’efficacité des procédures et optimiser les temps
de nettoyage, la concentration des réactifs et de fait le coût des interventions.
IMPACT DES MATERIAUX
Evaluation de l’impact des matériaux utilisés dans le transport d’eau potable
sur la formation des dépôts
Fabien SQUINAZI, Ancien Directeur du Laboratoire d’hygiène de la ville de Paris, Médecin
Le biofilm représente un système microbien dynamique et structuré, associé à une surface, dans une matrice
ou gangue constituée d’exopolymères bactériens, de composés organiques et minéraux et de macromolécules
piégées du milieu environnant. Dans les réseaux intérieurs de distribution d’eau, la prolifération bactérienne
est essentiellement liée à la constitution d’un biofilm. Véritable réservoir microbien, qui protége les micro-