Application de la cytométrie en flux pour le contrôle microbiologique de l'efficacité de traitement de l'eau

Flow cytometry application for treatment efficiency and microbiological water quality monitoring

• Auteur / Autrice : Karim Helmi
• Direction : Patrick Di Martino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé - Cergy
• Date : Soutenance le 24/11/2016
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Equipe de recherche sur les relations matrice extracellulaire-cellules (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Gallet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henry Michel Cauchie
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Jouenne, Laurence Mathieu

Mots clés

Mots clés libres

Cytométrie en flux

Eau

Microorganismes

Traitement

Flow cytometry

Water

Microorganisms

Treatment

Résumé

Le contrôle de la qualité microbiologique de l’eau constitue une problématique majeure en termes sanitaire et économique. L’efficacité des traitements appliqués est actuellement vérifiée par des méthodes standards basées sur la mise en culture des microorganismes. Cependant, leur mise en œuvre ne permet d’obtenir des résultats ne présentant qu’une vision partielle de la population microbienne présente dans un échantillon et ce dans un délai qui n’est pas compatible avec le niveau de réactivité requis dans le domaine de la gestion de l’eau.Les présents travaux visaient à démontrer que l’application de la cytométrie en flux pour le suivi microbiologique au sein de filières de production d’eau potable et de circuits de tours aéroréfrigérantes représente une approche alternative aux méthodes réglementaires et classiques utilisées dans ce domaine. Une attention particulière a été portée sur le fait d’être en mesure de quantifier les cellules totales et viables et d’être capable d’identifier l’impact de différents traitements chimiques et/ou physiques (ozone, UV, biocides oxydants) au niveau de la cellule microbienne. La démarche de calibration et l’utilisation conjointe de différents marqueurs fluorescents incluant le SYBR Green II, l’iodure de propidium et le Chemchrome V6 a permis d’atteindre ce double objectif. Par ailleurs, 3 systèmes de cytométrie en flux différents ont été utilisés selon les études, comprenant le FACSCaliburTM, le FACSCantoTM et l’ACCURITM C6.Au regard des résultats obtenus, il apparait que la cytométrie en flux représenterait un atout dans le domaine du diagnostic rapide d’installations de par sa simplicité, son délai de résultat court (1 heure) et le niveau d’information apporté sur la population microbienne (impact sur la membrane, le matériel génétique ou le métabolisme).

The water microbiological quality control is a major issue in health and economic terms. The effectiveness of treatments applied is currently tested using culture-based standard methods. However, their application leads to a partial view of the microbial population present in a sample and within a period that is not compatible with the required responsiveness concerning water management.The present work aims to demonstrate that the application of flow cytometry for microbiological monitoring of drinking water treatment plants and cooling tower circuits represents an alternative approach to regulatory and conventional methods used in this field. Particular attention was paid to being able to quantify total and viable cells and be able to identify the impact of different chemical and/or physical treatment (ozone, UV, oxidizing biocides) on a microbial cell. The calibration process and the joint use of various fluorescent dyes including SYBR Green II, propidium iodide and ChemChrome V6 have achieved this double objective. Furthermore, three different flow cytometric systems have been used according to the studies comprising the FACSCaliburTM, FACSCantoTM and ACCURITM C6.Given the results, flow cytometry appears as an asset in the field of rapid diagnostic for treatment efficiency due to its ease of use, short time to result (1 hour) and the information provided related to the microbial population (impact on membrane, genetic material or metabolism).