Adhésion, inactivation et persistance des adénovirus dans des biofilms d'eau potable

Adhesion, inactivation et persistence of adenoviruses in drinking water biofilm

• Auteur / Autrice : Maryse Iris Sedji
• Direction : Laurence Mathieu, Isabelle Bertrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour les Matériaux et l’Environnement (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Alexis de Rougemont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Mathieu, Leslie Ogorzaly, Laurent Moulin, Grégory Francius, Patrick Di Martino
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Leslie Ogorzaly, Laurent Moulin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Désinfection

Microorganismes -- Adhésivité

Chimie des surfaces

Biofilms

Virus entériques

Eau potable -- Contamination

Mots clés libres

Virus entériques

Biofilm

Physicochimie des surfaces

Adhésion

Matériau

Désinfection

Enteric viruses

Biofilm

Physico-chemistry of surfaces

Adhesion

Material

Disinfection

Résumé

Bien que les épidémies virales liées à la consommation de l’eau potable soient rares, elles soulignent la capacité des virus entériques à persister et diffuser dans les réseaux d’eau potable. Le devenir des virus entériques en cas de contamination des réseaux d’eau est largement méconnu alors que ces informations sont indispensables pour améliorer les procédures de prise en charge. Parmi les virus entériques, les adénovirus ont une prévalence élevée dans le milieu hydrique en particulier dans les réseaux de distribution au moins en termes de génome. Dans ce contexte, l’accumulation d’un adénovirus de sérotype 2 et du bactériophage PR772, utilisé comme modèle des adénovirus, a été étudiée en réacteurs visant à reproduire la formation de biofilms d’eau potable. Ces travaux de thèse visaient d’une part à étudier leur accumulation sur des surfaces en polyéthylène haute densité (PEHD) colonisées ou non par des biofilms d’eau potable de quelques semaines et d’autre part à évaluer le rôle du biofilm vis-à-vis des particules virales lors des traitements de désinfection par le chlore. Nous avons tout d’abord développé une méthode d’ICC-qPCR permettant de quantifier les adénovirus infectieux dans l’environnement hydrique. Cette approche facilite également la quantification des adénovirus infectieux à l’échelle du laboratoire. Pour les expérimentations en réacteurs, les caractéristiques physico-chimiques des deux virus et des surfaces ont été étudiées. Nous avons observé une taille, un diamètre hydrodynamique et une hydrophobie plus élevée pour l’adénovirus et une densité de charge plus élevée pour le phage. Le biofilm entraîne, lui, une diminution de l’hydrophobie mais une augmentation de la rugosité. En termes d’accumulation, les deux virus se sont comportés différemment avec une vitesse d’accumulation systématiquement plus élevée pour l’adénovirus. L’accumulation du phage PR772 a été significativement diminuée par la présence d’un biofilm ce qui a accentué la différence entre les deux virus. Lorsque la chloration (10 mg/L) a été appliquée sur les virus en suspension et accumulés au biofilm. L’adénovirus s’est avéré plus sensible à la chloration que le phage. La sensibilité des deux virus au chlore est diminuée lorsqu’ils sont accumulés sur les surfaces colonisées par un biofilm montrant son rôle protecteur contre cet oxydant. Nos résultats confirment le rôle de l’hydrophobie notamment sur la localisation des virales, mais la densité de charge interviendrait également dans l’accumulation virale aux surfaces.

Although drinking water outbreaks due to enteric viruses are scarce, they highlight their ability to spread and persist in drinking water systems. There is a lack of knowledge about virus behaviour into water distribution systems while this information is critical to improve treatment procedures. Among enteric viruses, adenoviruses show a high prevalence in the environment especially in drinking water, at least for their genome. In this context, the accumulation of adenovirus serotype 2 (HAdV-2) and bacteriophage PR772, used as a surrogate for adenoviruses, was studied using pilots fed with drinking water. We aimed to study virus accumulation on high-density polyethylene (HDPE) surfaces colonized or not by young drinking water biofilms and to evaluate the role of this biofilm in virus persistence during chlorine disinfection. We first developed an ICC-qPCR method to quantify infectious adenoviruses in environmental water samples. This method also improved the quantification of infectious adenoviruses at the laboratory scale. Before pilot experiments, the physicochemical characteristics of both viruses and surfaces were studied. HAdV-2 had the largest size, hydrodynamic diameter and hydrophobicity and phage PR772 showed the highest charge density. The biofilm led to a decrease in hydrophobicity but an increase in roughness. The two viruses behaved differently with a consistently higher accumulation rate for HAdV-2. The accumulation of phage PR772 was significantly reduced by the presence of a biofilm which accentuated the difference between the two viruses. When chlorination (10 mg/L) was applied on viruses either in suspension or accumulated in biofilm, HAdV-2 appeared as the most sensitive. The sensitivity of both viruses to chlorine decreased in presence of a biofilm showing its protective role against this oxidant. Our results confirm the role of hydrophobicity, particularly on the location of virus, but the charge density is probably involved in viral accumulation on surfaces as well.