Films biologiques :
Ami ou ennemi ?

Imaginez que vous participez à Jeopardy. Alex Tribec vient de vous demander de choisir une catégorie alors que vous tirez de l’arrière par 400$ sur le meneur. Une seule des questions à 500 $ n’a pas été choisie et la dernière catégorie contenait des questions extrêmement difficiles et souvent confuses. Vous prenez donc votre courage à deux mains et vous lancez : « Alex, pour 500 $, je choisis la catégorie Phénomènes naturels. »

Pendant qu’Alex commence à lire la question, vous prenez une profonde respiration : « Qu’ont en commun la plaque dentaire, le limon glissant sur les roches d’une rivière, la pellicule gélatineuse sur les parois internes d’un vase à fleurs, les taches disgracieuses sur le cuves de toilettes, les résidus qui bloquent vos tuyaux, une otites moyennes (infection de l’oreille) et une endocardite bactérienne (infection de la surface intérieure du cœur) ? »

Votre cerveau cesse tout à coup de fonctionner, vous devez la bouche sèche, puis vous vous dites à vous-mêmes : « Pourquoi n’ai-je pas écouté ma mère et suivi des cours en sciences ? » Toutefois, au cours de cette fraction de seconde, vous vous êtes aussi souvenu d’un documentaire que vous avez vu à CNN sur les spas et vous connaissez la réponse. 

« Alex, que sont les FILMS BIOLOGIQUES ? »

 

LE PROBLÈME

Les films biologiques ne représentent rien de nouveau dans le monde. Comme la question de Jeopardy les décrit, on peut très bien les voir dans n’importe quel environnement où l’on trouve un débit d’eau ou une surface où elle peut adhérer. En fait, depuis 1684, les scientifiques s’efforcent de déterminer la façon de gérer les films biologiques. Plus de deux siècles auparavant, Antonie van Leeuwenhoek a produit une étude sur la plaque dentaire (qu’il avait appelé pellicule) dans laquelle il faisait l’observation suivante : « J’en conclus que le vinaigre avec lequel je me suis lavé les dents n’a tué que ces animaux qui se trouvaient à l’extérieur de la pellicule, mais sans en traverser la substance complète. »(1)

Les films biologiques peuvent être dangereux ou bénéfiques selon l’endroit où on les trouve et de quels organismes ils proviennent. Dans l’industrie, les films biologiques sont responsables de la perte de milliards de dollars en productivité en raison des dommages qu’ils portent aux infrastructures, dont les plus connus sont le blocage ou la corrosion des tuyaux. Toutefois, en biotechnologie, les films biologiques sont utilisés pour le traitement des déchets environnementaux comme les égouts, les eaux souterraines contaminées ou le sol. On les utilise également pour produire une variété de produits biochimiques qui peuvent servir à la fabrication de médicaments ou d’additifs alimentaires. Même mère nature utilise les films biologiques. Certains d’entre eux adhérent aux racines des plantes agricoles et aide à la circulation des nutriments vers et à partir des plantes, ce qui résulte en une amélioration de la productivité. En tant que société, toutefois, nous associons généralement les films biologiques aux infections qui y sont reliées comme, par exemple, les otites moyennes et les endocardites bactériennes où les films biologiques peuvent se développer sur la surface des instruments médicaux comme les cathéters, les implants médicaux ou les pansements.(2)

Au fait, les films biologiques pullulent allègrement sur de nombreuses surfaces résidentielles comme les toilettes, les éviers, les dessus de comptoir, les planches à découper et les cafetières. Une désinfection déficiente et des produits mal nettoyés peuvent contribuer à augmenter l’incidence des maladies associées aux organismes pathogènes que l’on trouve en abondance autour de la maison.

 

COMPOSITION

Selon le sens littéral, un film biologique est un « limon vivant » qui a adhéré à une surface. »(3) Lorsque les bactéries et les champignons collent à la surface, ils commencent à sécréter une substance visqueuse et collante (techniquement appelée polysaccharide extracellulaire) qui les aide à coller à tous les types de surface comme les métaux, les plastiques, les roches, les instruments médicaux implantés, et même les tissus. Cette pellicule biologique offre également un milieu protecteur pour y vivre. En fait, la structure générale d’un film biologique est constituée de 85 % de polysaccharides et de 15 % de micro-organismes. C’est beaucoup de limon.

La bactérie et la pellicule biologique peuvent maintenant attirer d’autres matériaux comme l’argile, les matériaux organiques, les cellules mortes et autres particules qui flottent au dessus du film biologique, ce qui ajoute à la dimension et à la diversité de la colonie de films biologiques. Un peu à la manière d’une boule de neige qui descend une colline en roulant et qui devient toujours plus volumineuse, ce film biologique grandissant sert d’aimant pour retenir les autres organismes et favoriser leur croissance, devenant plus volumineux et plus varié.

Il est intéressant de noter que plus de 99 % de toutes les bactéries dans le monde existent en tant que partie d’une communauté de film biologique bien que, historiquement, les microbiologistes n’aient étudié que les bactéries flottantes (planctoniques). Cela peut ne pas sembler entièrement significatif, mais la recherche a démontré que dès qu’un micro-organisme se fixe à la surface d’un film biologique, il « devient » une ensemble de germes antérieurement inutilisés, ce qui en fait un organisme sensiblement différent de ceux auxquels nous sommes confrontés. Les études menées jusqu’à maintenant ont démontré qu’un antibiotique capable de tuer des bactéries flottantes doit être multiplié par 1000 pour être en mesure de tuer une colonie de films biologiques.(4)

Il est là le nœud du problème. Une colonie de films biologiques comporte un certain nombre d’avantages pour les micro-organismes, y compris une protection environnementale contre les éléments défavorables comme les rayons UV, la dessiccation et les antimicrobiens. Elle agit également pour attirer les nutriments selon sa charge négative. De nombreux nutriments (particulièrement les cations) sont attirés par la surface des films biologiques, ce qui fournit aux cellules de bactéries dans le film biologique les nutriments en plus grande quantité qu’elles ne les trouveraient dans les eaux environnantes. Essentiellement, cela permet de vérifier les résultats obtenus par van Leeuwenhoek en 1684 lors de son étude de la plaque dentaire.

 

LES RISQUES

Les films biologiques constituent un sujet chaud. Le premier cas qui a mis les films biologiques à l’avant plant de la microbiologie est survenu en 1994 – lors de l’infection de centaines de personnes asthmatiques. Les infections étaient causées par des inhalateurs contaminés qui contenaient des éléments de films biologiques porteurs d’une bactérie connue sous le nom de Pseudomonas aeruginosa. La bactérie, dans son état de film biologique, était en mesure de survivre au processus de désinfection pendant la fabrication de l’inhalateur et, dès que des personnes asthmatiques les utilisaient sans se méfier, elle était transportée directement dans les tissus des poumons où elle florissait. Au moins 100 personnes sont décédées d’une infection aux films biologiques.

Plus près de chez nous, le cas d’une éclosion due à la bactérie E. Coli O157:H7 en mai 2000 à Walkerton a tué sept personnes en plus d’affecter plus de 2 500 résidents, la plupart des enfants. Le système d’aqueduc de la ville de Walkerton avait été contaminé par la bactérie E. Coli O157:H7 à la suite de fortes pluies qui s’étaient abattues au début de mai 2000. La source de la bactérie E. Coli O157:H7 avait été retracée dans un champ où l’on avait épandu du fumier. Le système de traitement des eaux n’était pas bien entretenu et il ne contenait pas le niveau de chlore résiduel suffisant pour tuer les bactéries et arrêter leur prolifération ou, à tout le moins, amoindri le niveau de contamination. Suite à l’éclosion, on a rincé et décolmaté les 41 kilomètres de canalisation d’eau dans le cadre du programme de restauration des conduites d’eau de la ville. On a remarqué lors de l’opération de décolmatage que le niveau de coliformes et de bactéries hétérotrophes avait augmenté dans le système en raison d’une matière qui se trouvait sur le film biologique de la surface intérieure des conduites d’eau décolmatées. (7)

Une autre région a vécu des problèmes croissants de films biologiques dans les spas, bains d’hydrothérapie et bains de pieds thérapeutiques. En Amérique du Nord, on retrouve un grand nombre de spas dans divers établissements de soins de santé, d’enseignement et d’hébergement, sans mentionner le nombre de ces bains utilisés dans l’industrie de thalassothérapie. La configuration de ces bains permet l’accumulation d’eau, dans les pompes et la canalisation, réunissant les conditions idéales pour la prolifération des films biologiques.

Les films biologiques représentent deux risques réels dans ces bains ou spas. D’abord, les bactéries sont excrétées du film biologique et des autres baigneurs et elles sont présentes dans l’eau. Les plaies et les fissures dans la peau peuvent s’infecter suite à une telle exposition. Toutefois, le risque le plus important ne réside pas dans l’eau. Lorsqu’on actionne le système de propulsion de l’eau d’un spa ou d’un bain à remous, des petits segments de films biologiques peuvent se séparer, puis être pulvérisés dans la brume sèche qui recouvre l’eau. L’inhalation des bactéries provenant de films biologiques des baignoires à remous peut causer des dommages pulmonaires importants. En continuant d’utiliser des spas ou de travailler près d’eux, il existe un risque d’emprunter une spirale descendante vers une possible incapacité. Il se peut que certaines personnes qui se sentent malades et puissent espérer se sentir mieux en demeurant plus longtemps dans le spa, ce qui risque d’empirer leur cas.

 

DÉTECTION RAPDIE

Il peut s’avérer difficile de vérifier la présence d’un film biologique et d’en évaluer son ampleur. Les bactéries seront régulièrement excrétées du limon de films biologiques. La force de cisaillement (mécanique ou hydrodynamique) appliquée à un film biologique le « raserait » littéralement en tranches ou en tessons de matériaux potentiellement infectés.(5) Si l’on applique une tension soudaine à l’endroit où se trouve le film biologique, il est possible de déloger un faisceau de bactéries. En prenant un échantillon d’eau immédiatement après avoir désinfecter le spa, il serait possible de découvrir un niveau bactériologique supérieur au niveau acceptable, puisque le film biologique aurait été affecté par le désinfectant. Si l’on prend régulièrement des échantillons d’eau sur une période d’un mois, il se peut que l’on constate que le niveau de bactéries soit étrangement à la hausse comme à la baisse. Ces écarts peuvent être imputables à divers facteurs, notamment le moment de la journée où l’échantillon a été pris, la durée d’utilisation du spa précédent l’échantillonnage et la date de la dernière désinfection. Ces écarts peuvent aussi permettre de cibler les problèmes ou la présence d’un film biologique, s’il y a lieu. Elles ne permettent pas de déterminer la dimension réelle du film biologique ou le niveau de contamination, ce qui ne peut être fait qu’en prenant des échantillons (en grattant) de la surface du film biologique.

 

COMMENT SE DÉFENDRE CONTRE UN FILM BIOLOGIQUE

La bonne nouvelle est qu’il est possible d’enlever et de détruire les films biologiques à partir de traitements chimiques ou physiques.(6) Les traitements chimiques à l’aide de produits chimiques oxydants comme le chlore ou le peroxyde d’hydrogène ont été reconnus comme étant aptes à enlever et à détruire les films biologiques. Selon le niveau de contamination, il est aussi possible d’avoir recours à des moyens mécaniques (la bonne vieille méthode qui consiste à laver le spa) pour enlever les films biologiques sur les surfaces, mais les produits chimiques oxydants sont habituellement nécessaires pour extraire entièrement le limon des films biologiques. Dans les spas d’hydrothérapie, la désinfection appropriée de la pompe, des conduites d’eau et des buses n’est jamais superflue. Il est préférable d’employer régulièrement des méthodes de nettoyage et de désinfection appropriées. Il est important de se souvenir qu’un film biologique n’a besoin que de très peu de temps pour s’établir à nouveau et vous obliger à reprendre le combat.

 

CONSIDÉREZ CECI…

La prochaine fois que vous résiderez à l’hôtel, posez-vous cette question : « Quand a-t-on nettoyer la canalisation de la cafetière pour la dernière fois ? » Peut-être devriez-vous reconsidérer la possibilité de vous faire un café dans votre chambre et vous rendre plutôt au Tim Horton ou au Second Cup le plus près. J’en sais quelque chose, c’est ce que je fais moi-même !

 

Références :

(1)   Stewart P. Mechanisms of Biofilm Resistance to Antimicrobial Agents. Center for Biofilm Engineering. Montana State University. www.erc.montana.edu/CBEssentials-SW/research/Antimicrobials/default.htm

(2)   The Biofilm Institute. What is a Biofilm? www.film biologique.org/whatis_film biologique.htm

(3)   Stoodley P. American Society for Microbiology Biofilms Project. Center for Biofilm Engineering. www.rit.edu/~jadsbi/asmfilm biologique/pseudomonas.html

(4)   Gilbert P, McBain. Biofilms: Their impact on health and their reluctance toward biocides. AJIC 2001; 29:252-255.

(5)   Bierman S. Biofilm: Secret Refuge of the Microbial World. ICT. 2005; 9(9): 12-14.

(6)   Dreeszen P. Biofilm. Edstrom Industries Inc. Juin 2003

(7)   Ministry of the Environment. Technical Report on the Status of the Walkerton Water Supply System. Novembre 2000.