IV.1 Introduction - Accueil thèses

THESE
THESE
En vue de l'obtention du
DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
Délivré par
l’Université Toulouse III – Paul Sabatier
Discipline ou spécialité : Ingénieries Microbienne et Enzymatique
JURY
Rapporteurs :
Examinateurs :
Directrices de thèse :
Mme
M.
Mme
Mme
M.
Mme
Mme
Laurence MATHIEU (CNRS, Nancy)
Jean-Claude LAZZARONI (CNRS, Lyon)
Céline OHAYON-COURTES (Université Bordeaux 2)
Anne VIANNEY (Université Lyon I)
Fabien SQUINAZI (Laboratoire d’Hygiène de la Ville de
Paris)
Christine ROQUES (Université de Toulouse)
Michèle CAPDEPUY (Université Bordeaux 1)
Ecole doctorale : Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingénieries
Unité de recherche : LU49, Adhésion bactérienne et formation de biofilms
Directrices de Thèse : Pr. Christine Roques & Pr. Michèle Capdepuy
Présentée et soutenue par Sophie PECASTAINGS
Le 17 novembre 2010
Apport de modèles de biofilms à Pseudomonas aeruginosa et Legionella
pneumophila à la maîtrise de la qualité microbiologique des réseaux
d’eaux minérales naturelles

Remerciements
1
Avant de présenter ce manuscrit, je tiens à signaler la participation, scientifique ou non, de
toutes les personnes qui m’ont entourée.
En premier lieu, je remercie chaleureusement mes directrices de thèse : Michèle Capdepuy,
d’abord, qui en plus d’avoir encadré cette première année de thèse, m'a fait découvrir le
monde passionnant de la microbiologie en Licence. Je n'oublierai jamais mes premières
observations de bacilles frétillants sous la lame ! Et bien sûr Christine Roques, qui m’a
accueillie au sein du Laboratoire de Microbiologie Industrielle et m’a fait confiance tout au
long de ces années. Merci de m’avoir permis d’évoluer dans cet environnement, en m’offrant
l’opportunité de participer à de nombreux congrès et formations, ce qui n’est pas à la portée
de tous les doctorants. Vos conseils et commentaires avisés, notamment lors de l’étape de
rédaction de ce manuscrit, ont toujours été très enrichissants.
Je remercie Laurence Mathieu et Jean-Claude Lazzaroni de m’avoir fait l’honneur d’évaluer
ce travail et d’en être rapporteurs. J’adresse également mes sincères remerciements à Anne
Vianney pour s’être intéressée à ces travaux et avoir présidé son premier jury de thèse à
l’occasion de cette soutenance. J’exprime également ma reconnaissance à Céline Ohayon-
Courtès et Fabien Squinazi pour avoir examiné ce travail du point de vue de professionels de
l’hygiène des réseaux d’eau et du thermalisme. J’adresse à l’ensemble des membres du jury
ma gratitude pour leurs conseils et commentaires judicieux lors de la soutenance, tant sur le
plan fondamental qu’appliqué, et qui ont apporté à cette thèse qualité et précision.
Je remercie Mathieu Bergé pour m’avoir fait partager ses remarques sur ce travail, pour
m’avoir aidée à répondre au 3ème reviewer, mais aussi à remplir ces incompréhensibles
tableaux de charges prévisionnelles d’enseignements !
Mes pensées vont aussi vers Cécile Pouzet de la plateforme de microscopie de l’IFR 40 de
l’INRA de Auzeville. Merci de m’avoir formée à la microscopie confocale, mais aussi pour
tes indispensables conseils sur les analyses d’images.
J’adresse une pensée particulière à Marie Deplanque, qui m’a tout appris des Légionnelles.
Sans tes compétences et ton organisation, les essais sur pilote auraient été difficilement
réalisables !

Remerciements
2
Je n’oublie pas non plus Jessica Amorim-Rioux et Lucie Wils, qui ont participé à ces travaux
en tant que stagiaires, ni Laurence Degomme et Josy Chamayou pour leur soutien
administratif mais aussi moral !
Mes remerciements vont bien sûr aux équipes qui m’ont accueillie pendant ces années de
thèse.
À l’Institut du Thermalisme, merci au président, le Pr. Christian-François Roques et au
directeur, le Pr. Jean Cambar, ainsi qu’à l’ensemble du personnel : Karine, Éric, Dorothée,
Odile, Véronique, Sandra, Patrick, Christelle, Joël et Ghislaine.
Ensuite, merci à tout le personnel de la FONDEREPHAR : Cathy, Sabine, Haouaria, Laïla,
Paméla, Jocelyne, Carole, Élisabeth, Sylvie, Sandra, Delphine, Ingrid, Cédric.
Enfin, je tiens à remercier mes collègues et amis du LabMI pour leur admirable soutien, leur
enthousiasme et leurs encouragements : Christel, ma voisine de bureau toujours prête à rendre
service, Amandine, collègue danseuse et « globe trotter » lors de quelques congrès, Julien,
Aurélie, Audrey, Léïla, Pouneh, Alain.
Au moment de conclure cette thèse, je pense particulièrement à tous mes amis qui, de près ou
de loin, m’ont toujours témoigné leur sympathie. Merci pour tous vos messages
d’encouragement et votre présence réconfortante.
J’exprime toute ma reconnaissance à mes parents et mon frère qui m’ont soutenue au cours de
ces nombreuses années d’études. Merci d’avoir cru en moi, souvent plus que moi-même !
Andrew, merci pour ton implication dans les nombreuses phases de ce travail (de la correction
d’articles, aux répétitions de présentations, à la relecture...) mais surtout pour m’entourer
d’autant d’affection. Merci à tes nombreuses attentions ces dernières semaines qui m’ont
rendu la vie plus douce !
Un grand MERCI à vous tous sans qui ce travail n’aurait pu voir le jour.

Table des matières
3
CHAPITRE I INTRODUCTION 9
CHAPITRE II SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 15
II.1 Thermalisme 17
II.1.1 Origine et définition 17
II.1.2 Orientations du thermalisme 19
II.2 Dangers microbiologiques liés à l’usage de l’eau minérale naturelle 25
II.2.1 Exposition et voies de contamination 26
II.2.1.1 Soins de catégorie 1 27
II.2.1.1.1 Étuves 27
II.2.1.1.2 Soins ORL 28
II.2.1.2 Soins de catégorie 2 28
II.2.1.3 Soins de catégorie 3 29
II.2.1.3.1 Douches 29
II.2.1.3.2 Baignoires 30
II.2.1.3.3 Piscines 30
II.2.1.4 Conclusion 31
II.2.2 Pseudomonas aeruginosa 34
II.2.2.1 Taxonomie et caractéristiques biologiques 34
II.2.2.2 Réservoirs 35
II.2.2.3 Risque infectieux et pouvoir pathogène 35
II.2.2.4 Facteurs de virulence 37
II.2.2.5 Sensibilité aux molécules antimicrobiennes 41
II.2.2.5.1 Antibiotiques 41
II.2.2.5.1 Désinfectants 42
II.2.3 Legionella pneumophila 45
II.2.3.1 Taxonomie et caractéristiques biologiques 45
II.2.3.2 Réservoirs 47
II.2.3.2.1 Interaction avec les amibes et cycle de réplication intracellulaire 48
II.2.3.2.2 Association avec le biofilm 51
II.2.3.3 Pathologie et risque infectieux 52
II.2.3.3.1 Pathologie 52
II.2.3.3.1 Épidémiologie de la maladie du Légionnaire 54
II.2.3.4 Facteurs de virulence 56
II.2.3.5 Sensibilité aux molécules antimicrobiennes 61

Table des matières
4
II.2.3.5.1 Antibiotiques 61
II.2.3.5.1 Désinfectants 62
II.2.4 Le biofilm 65
II.2.4.1 Définition 65
II.2.4.2 Étape d’adhésion 67
II.2.4.2.1 Mise en place du film conditionnant 68
II.2.4.2.2 Transfert des bactéries vers le support 68
II.2.4.2.3 Adhésion réversible 69
II.2.4.2.4 Adhésion irréversible 71
II.2.4.3 Prolifération et architecture du biofilm 72
II.2.4.3.1 Architecture du biofilm et technique d’analyse 73
II.2.4.3.2 Matrice d’exopolymères 75
II.2.4.3.2.1 Polysaccharides 75
II.2.4.3.2.2 Protéines - Adhésines 78
II.2.4.3.2.3 DNA 80
II.2.4.3.3 Quorum sensing 80
II.2.4.4 Détachement 82
II.3 Moyens de maîtrise de la qualité microbiologique de l’EMN dans les établissements thermaux 85
II.3.1 Actions sur la phase d’adhésion 85
II.3.1.1 Inhibition du transfert des bactéries vers leur support 85
II.3.1.2 Inhibition des phases d’adhésion réversibles et irréversibles 86
II.3.1.2.1 Impact des interactions électrostatiques 86
II.3.1.2.2 Impact de l’hydrophobicité 87
II.3.1.2.3 Impact de l’hydrodynamique 88
II.3.2 Inhibition de la prolifération du biofilm – détachement du biofilm formé 89
II.3.2.1 Maîtrise des conditions trophiques 89
II.3.2.2 Température 89
II.3.2.3 Nettoyage des réseaux de canalisations 90
II.3.2.4 Traitements de désinfection 92
II.3.2.4.1 Traitements utilisés en milieu thermal 92
II.3.2.4.2 Réglementation concernant les traitements de désinfection 96
CHAPITRE III MATERIEL ET METHODES 99
III.1 Évaluation in vitro des protocoles de désinfection utilisés en milieu thermal sur P. aeruginosa 101
III.1.1 Souche utilisée 101
III.1.2 Désinfectants testés 101
III.1.3 Validation in vitro des protocoles de désinfection utilisés en milieu thermal 102
III.1.3.1 Évaluation de l’activité bactéricide sur cellules planctoniques 102
III.1.3.2 Évaluation de l’activité bactéricide sur biofilms à P. aeruginosa 104