Legionella pneumophila ecology in drinking water networks
Ecologie de Legionella pneumophila dans les réseaux de distribution d'eau potable
Résumé
Since it has been isolated in 1977, pneumonia epidemics involving Legionella pneumophila (Lp) are in constant progress. Contamination essentially occurs by inhalation of water droplets generated from water distribution networks. The ecology of Lp is complex, this bacteria growths inside protozoa and can persist in biofilms in the viable but not cultivable state.
The objective of this work was to understand better this ecology. Incubators allowing the sampling of biofilm were installed in situ in an internal network; the colonization in cold and in warm water was followed during 1 year. A pilot unit reproducing an internal network allowed comparing the efficiency of various disinfection treatments. Finally, the search for auto-inducers molecules that could explain the exacerbation of the virulence during the intracellular growth was led in various conditions.
Incubators allowed the detection of L. pneumophila by culture in cold water and resulted in a stabilization of the population in warm water. The use of specific probes did not allow improving the detection in biofilms.
During the disinfection assays with the pilot unit, the populations of biofilms were analyzed with molecular tools (FISH, viability staining) and by cultivation. Classification of treatments in order of efficiency is as follow: chlorine dioxide > chlorine > ozone > monochloramine > copper-silver. Only the chlorine dioxide has a residual activity in the dead leg flushed daily with treated water. Amoebae resist to treatments, and Lp returns to its initial level of population a few days only after their interruption.
Finally, we could not detect any auto-inducer molecule, and the incubation of Lp with these molecules does not seem to modify the invasion of amoebae.
The objective of this work was to understand better this ecology. Incubators allowing the sampling of biofilm were installed in situ in an internal network; the colonization in cold and in warm water was followed during 1 year. A pilot unit reproducing an internal network allowed comparing the efficiency of various disinfection treatments. Finally, the search for auto-inducers molecules that could explain the exacerbation of the virulence during the intracellular growth was led in various conditions.
Incubators allowed the detection of L. pneumophila by culture in cold water and resulted in a stabilization of the population in warm water. The use of specific probes did not allow improving the detection in biofilms.
During the disinfection assays with the pilot unit, the populations of biofilms were analyzed with molecular tools (FISH, viability staining) and by cultivation. Classification of treatments in order of efficiency is as follow: chlorine dioxide > chlorine > ozone > monochloramine > copper-silver. Only the chlorine dioxide has a residual activity in the dead leg flushed daily with treated water. Amoebae resist to treatments, and Lp returns to its initial level of population a few days only after their interruption.
Finally, we could not detect any auto-inducer molecule, and the incubation of Lp with these molecules does not seem to modify the invasion of amoebae.
Depuis son isolement en 1977, les épidémies de pneumopathies à Legionella pneumophila (Lp) sont en constante progression. La contamination se fait essentiellement par inhalation d'aérosols contaminés, générés à partir de l'eau des réseaux de distribution. L'écologie de Lp est complexe, faisant intervenir des protozoaires dans lesquels elle se multiplie et des biofilms dans lesquels elle persiste à l'état viable mais non cultivable.
L'objectif de ce travail était de mieux comprendre cette écologie. Des incubateurs permettant le prélèvement de biofilm ont été installés in situ dans un réseau, la colonisation en eau froide et en eau chaude a été suivie pendant 1 an. Par ailleurs, un pilote reproduisant un réseau intérieur permis de comparer l'efficacité de différents traitements de désinfection. Enfin, la recherche de molécules auto-inductrices qui pourraient expliquer l'exacerbation de la virulence lors de la multiplication intra-cellulaire a été menée dans différentes conditions.
Les incubateurs ont permis l'amplification de la quantité de légionelles, rendant possible la détection par culture en eau froide et entraînant une stabilisation de la population en eau chaude. L'utilisation de sondes spécifiques n'a pas permis d'améliorer la détection dans les biofilms.
Lors des essais sur pilote, les populations des biofilms ont été analysées grâce à des méthodes moléculaires (FISH, marquage de vitalité) et par culture. Le classement des traitements par ordre d'efficacité décroissante est le suivant : dioxyde de chlore > chlore > ozone > monochloramine > cuivre-argent. Seul le dioxyde de chlore montre une activité résiduelle dans les bras morts rincés quotidiennement avec de l'eau traitée. Les amibes résistent aux traitements, et Lp retrouve son niveau de population initial quelques jours seulement après leur interruption.
Enfin, aucune sécrétion d'auto-inducteur n'a été mise en évidence, et l'incubation de Lp avec ces molécules ne semble pas modifier l'invasion des amibes.
L'objectif de ce travail était de mieux comprendre cette écologie. Des incubateurs permettant le prélèvement de biofilm ont été installés in situ dans un réseau, la colonisation en eau froide et en eau chaude a été suivie pendant 1 an. Par ailleurs, un pilote reproduisant un réseau intérieur permis de comparer l'efficacité de différents traitements de désinfection. Enfin, la recherche de molécules auto-inductrices qui pourraient expliquer l'exacerbation de la virulence lors de la multiplication intra-cellulaire a été menée dans différentes conditions.
Les incubateurs ont permis l'amplification de la quantité de légionelles, rendant possible la détection par culture en eau froide et entraînant une stabilisation de la population en eau chaude. L'utilisation de sondes spécifiques n'a pas permis d'améliorer la détection dans les biofilms.
Lors des essais sur pilote, les populations des biofilms ont été analysées grâce à des méthodes moléculaires (FISH, marquage de vitalité) et par culture. Le classement des traitements par ordre d'efficacité décroissante est le suivant : dioxyde de chlore > chlore > ozone > monochloramine > cuivre-argent. Seul le dioxyde de chlore montre une activité résiduelle dans les bras morts rincés quotidiennement avec de l'eau traitée. Les amibes résistent aux traitements, et Lp retrouve son niveau de population initial quelques jours seulement après leur interruption.
Enfin, aucune sécrétion d'auto-inducteur n'a été mise en évidence, et l'incubation de Lp avec ces molécules ne semble pas modifier l'invasion des amibes.