INDICATEURS BACTERIENS DE L’EFFICACITE DES TRAITEMENTS OXYDATIFS Cryptosporidium est le microorganisme le plus résistant aux traitements de désinfection de l’eau. Aucun indicateur ne permet actuellement d’apprécier l’efficacité des désinfectants à l’inactiver. La grande majorité des micro-organismes nocifs pour la santé humaine diffuse dans le milieu hydrique par l’intermédiaire des souillures fécales humaines et animales. Les traitements de potabilisation ont pour but d’éliminer et/ou d’inactiver l’ensemble de ces agents : bactéries, virus et parasites. Parmi ces micro-organismes, les parasites Cryptosporidium parvum et Giardia duodenalis sont responsables du plus grand nombre d’infections lors d’épidémies d’origine hydrique survenues ces dernières années dans les pays développés. Cryptosporidium serait le micro-organisme pathogène (pouvant être véhiculé dans les eaux) le plus résistant aux traitements de désinfection. A l’heure actuelle, le niveau de contamination des ressources et l’efficacité des traitements physiques à éliminer ces parasites ne peuvent être estimés que de façon relative. De plus, aucun indicateur biologique permettant d’apprécier, à l’échelle industrielle, le pouvoir des traitements oxydatifs à les inactiver n’est disponible. L’objectif de cette étude est donc de chercher un indicateur biologique ayant une résistance aux oxydants similaire à celle des cryptosporidium et qui par ailleurs puisse être quantifié de manière plus rapide, plus fiable et plus simple. …/… 98 AEP 03 L’indicateur à rechercher doit : - avoir une résistance aux désinfectants proche de celle de cryptosporidium (bactéries GRAM+ ?) Les bactéries viables indigènes des eaux (GRAM- détectées par la technique CTC) sont 5 à 10 fois plus résistantes aux désinfectants que les souches de laboratoire. Elles pourraient être considérées comme indicateur de l’efficacité des désinfectants puisque, d’après la littérature, les CT (concentration en oxydant x temps de contact) nécessaires à leur inactivation sont proches de ceux préconisés pour les poliovirus et des Giardia. Mais la technique CTC ne permet pas de détecter certaines bactéries GRAM+, pourtant encore plus résistantes aux oxydants que les bactéries GRAM- et dont les CT nécessaires à leur inactivation pourraient par conséquent se rapprocher de ceux permettant l’inactivation des cryptosporidium. D’autre part, le nombre de bactéries GRAM- est si faible après désinfection que l’incertitude des résultats d’analyse augmente considérablement. L’étude cherchera donc à vérifier si l’ensemble des bactéries (GRAM+ et GRAM-) peut constituer un indicateur plus approprié et plus sensible. - être en nombre suffisant après désinfection pour s’affranchir de l’incertitude des résultats d’analyse. La méthode analytique à retenir doit prendre en compte la totalité des bactéries viables, La méthode analytique de détection des bactéries utilisée pour évaluer l’efficacité de la désinfection a donc son importance. Les méthodes de culture traditionnelles habituellement employées sont à proscrire puisqu’elles sous-estiment énormément le nombre de bactéries encore actives après désinfection : elles ne …/… 98 AEP 03 détectent pas les bactéries viables non cultivables (bactéries stressées par des agressions extérieures physiques ou chimiques, donc momentanément incapables de se développer sur un milieu de culture). Ainsi, lorsque l’évaluation de l’efficacité bactéricide des oxydants est réalisée d’après les résultats obtenus en milieu de culture, les doses de chlore ou d’ozone nécessaires à l’inactivation de toutes les bactéries viables (cultivables ou non) indigènes des eaux sont 25 à 100 fois sous-estimées. ... telles que les techniques de dénombrement direct par microscopie, ... testées dans cette étude : Parmi les méthodes analytiques capables de dénombrer l’ensemble des bactéries viables (cultivables ou non), les techniques de dénombrement direct par microscopie semblent être les plus intéressantes. Elles se basent sur la dégradation spécifique d’un substrat suite à une action cellulaire. Le produit résultant est un composé fluorescent qui se dépose à l’intérieur de la cellule. La bactérie devient alors fluorescente sous l’effet d’une excitation lumineuse de longueur d’onde définie et peut ainsi être visualisée au microscope d’épifluorescence. Les techniques de dénombrement direct par microscopie, testées dans cette étude pour définir leur intérêt en tant que tests rapides d’évaluation de l’inactivation bactérienne par désinfection, sont : …/… 98 AEP 03 - CTC qui dénombre les - bactéries GRAM-, - CHEMB qui dénombre les - GRAM- et les GRAM+, Le CTC (chlorure de cyano-ditolyl-tetrazolium) qui permet de révéler une activité respiratoire chez les bactéries. Certaines bactéries GRAM+ ne sont cependant pas marquées en raison d’une mauvaise pénétration du réactif. Le FDA (diacétate de fluoresceine) qui marque avec la même efficacité les bactéries GRAM+ et GRAM- (nom commercial : Chemchrom ou CHEMB) L’hybridation in situ avec une sonde à ARN (FISH : fluorescence in-situ hybridization) : la sonde ARN synthétique, marquée avec des molécules fluorescentes (fluoresceine, tetraméthyl-rhodamine, etc.), vient se fixer par complémentarité des séquences sur l’ARN de la bactérie. La sonde choisie ici est une sonde ne marquant que les bactéries GRAM+. - FISH qui dénombre les GRAM+. - Les résultats montrent que les Les résultats montrent que les CT nécessaires à l’inactivation des bactéries dénombrées par CTC (GRAM-) sont peu différents des CT inactivant les bactéries marquées par CHEMB (GRAM- et GRAM+). Les bactéries, dénombrées par la technique FISH GRAM+, ont par contre un CT 4 à 15 fois plus important que les bactéries totales (CHEMB) : leur résistance aux désinfectants est très supérieure à celle des kystes de Giardia ou des poliovirus mais resterait inférieure à celle des oocystes de cryptosporidium relatée dans la littérature de façon assez contradictoire. Les indicateurs actuellement connus, classés par ordre croissant de bactéries GRAM+ pourraient être utilisées comme indicateurs d’efficacité de traitement, …/… 98 AEP 03 résistance à la désinfection par l’ozone, sont donc : bactéries dénombrées par CTC ou CHEMB < bactéries par FISH GRAM+ < spores de Bacillus dénombrées par culture. ... mais leur faible nombre rend leur détection imprécise. Cependant, les bactéries GRAM+ ne représentent qu’environ 1 % de la population bactérienne totale. Le nombre de bactéries totales après désinfection n’est donc pas plus élevé que celui des bactéries GRAM- seules. L’utilisation des bactéries totales comme indicateurs d’efficacité de traitements oxydatifs ne résout par conséquent pas le problème d’imprécision de mesures effectuées au voisinage de la limite de détection de la méthode analytique. Une des voies de poursuite de ce travail passerait par l’amélioration de cette limite de détection. Etude commandée par Anjou-Recherche et réalisée par Anjou-Recherche CONTACT AESN V. Lahoussine – DREAM 01 41 20 16 27 Référence documentation : B18990