Biofilms en réseau d'eau potable : cohésion, résistance et croissance après nettoyage-désinfection

International audienceLes surfaces des systèmes de distribution d’eau sont constamment colonisées par des microorganismes (bactéries, champignons, etc), organisés sous forme d’agrégats représentant 106 à 107 cellules/cm² et composés de communautés microbiennes diversifiées. La présence de biofilms est souvent perçue comme négative (prolifération de germes saprophytes, réservoir de pathogènes, relargage de molécules organiques, amplification de la corrosion, …). Et leur élimination (par voie chimique ou/et action mécanique) reste généralement difficile. Les exopolymères (EPS) structurent ces biofilms et leur confèrent une cohésion par le biais de leurs propriétés viscoélastiques, ce qui explique les échecs des procédures de nettoyage/désinfection. Définir de nouvelles stratégies de nettoyage efficace des surfaces nécessite une meilleure compréhension de la structure des 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 approches que nous avons développées 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 et dont la cohésion résulte en particulier d’interactions hydrophobes. Les deux procédures de nettoyage 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. Après chloration, les bactéries du biofilm résiduel sont endommagées par le chlore qui fragilise aussi partiellement le réseau d’exopolymères (diminution de ~40% des points de contact entre EPS). Optimiser ces procédures de nettoyage/désinfection en place demeure un objectif nécessaire pour s’assurer de leur bonne efficacité et de leur action sur la cohésion des EPS et évaluer si ces biofilms résiduels peuvent favoriser le repeuplement des surfaces lors de la remise en usage du système de distribution