Chaque année, plusieurs épidémies de légionelloses sont identifiées ; à Paris lors de la coupe du monde en 1998, à Rennes en décembre 2000 ou encore chez des patients de l'Hôpital Européen Georges Pompidou en 2001. Ces infections respiratoires aiguës sont liées à la présence de la bactérie Legionella et conduisent dans 15 % des cas au décès du patient. Les légionelles sont des bactéries du milieu hydrique qui peuvent se développer dans le réseau d'eau (eau chaude sanitaire ou dans les tours aéroréfrigérantes, dites TAR) et qui s'y multiplient notamment en cas de défaut de conception ou de maintenance. Nous présentons ici les risques liés au développement de cette bactérie, à l'écologie de cet organisme pathogène, aux méthodes mise en ?uvre pour limiter les épidémies, aux indicateurs disponibles et sur les futurs indicateurs en cours de développement ainsi que les mesures prises lors d'infections.
La légionellose est une infection respiratoire provoquée par des bactéries du genre Legionella. Cette bactérie a été identifiée en 1976 aux États-Unis à l’occasion d’une épidémie survenue lors d’un congrès d’anciens combattants, d’où le nom de “maladie des légionnaires”.
Il existe 49 espèces de légionelles, dont plus de 20 sont décrites comme pathogènes pour l’homme. La plus fréquemment retrouvée est la Legionella pneumophila de sérogroupe 1, c'est aussi ce genre qui est responsable de plus de 85 % des infections.
La légionelle est un pathogène ubiquitaire que l'on retrouve plus particulièrement dans les environnements aquatiques. Sensible à la température, elle ne se multiplie pas, ou peu en dessous de 20 °C et trouve refuge dans les protozoaires (essentiellement les amibes). Entre 20 °C et 50 °C, elle se multiplie, au-dessus de 50 °C sa viabilité est réduite enfin à partir de 70 °C, elle est détruite. On imagine que sa multiplication se fait principalement au sein d'autres cellules, particulièrement les amibes qui sont les cellules protozoaires les plus nombreuses dans le réseau. Il a également été décrit une multiplication des légionelles de façon non cytoplasmique, probablement au sein de biofilms. Le biofilm étant également le lieu de développement des amibes dans le réseau, cette structure biologique joue un rôle essentiel dans la contamination des circuits.
La mise en place d'un biofilm est un mécanisme complexe qui se déroule en plusieurs étapes. La partie centrale de la figure 1 nous présente brièvement ces différentes étapes.
En quelques minutes, suivant le degré de contamination du réseau, les bactéries peuvent se fixer aux parois, se nourrissant alors des composés carbonés du milieu. Puis elles vont modifier leur métabolisme et synthétiser des exopolymères. C'est cette structure biologique résultant de cette matrice extracellulaire mélangée à des bactéries qui est appelée le biofilm. Progressivement, ce der-
nier va être colonisé par des espèces eucaryotes qui vont alors se nourrir des bactéries présentes. C’est dans ces conditions que le développement des légionelles est favorisé. De nombreux facteurs sont susceptibles d'intervenir dans le développement et l'installation des légionelles. Quelques-uns sont résumés, figure 1. Parmi ces paramètres de développement, on observe que la température est un élément important pour l'installation à la fois du biofilm et des légionelles. On peut aussi constater que « l’encrassement » du réseau d'eau est propice au développement de cette bactérie, c’est-à-dire que la présence des autres éléments (biofilm et amibes) favorise le développement des légionelles.
Contamination chez l'homme
La contamination chez l'homme se fait par
inhalation d'eau contaminée diffusée sous forme d’aérosols ou de micro-gouttelettes, par exemple à l'occasion de douches ou de contact avec le panache des tours réfrigérantes humides. Cette maladie n’est pas contagieuse entre individus et on n’a jamais identifié de symptômes par ingestion de bactéries. La légionellose proprement dite se caractérise par une incubation entre 2 et 10 jours qui commence par un symptôme pseudo-grippal. La radiographie pulmonaire montre alors une pneumonie avec des infiltrats mal délimités s’étendant de façon bilatérale, entraînant une altération de l'état général, des troubles digestifs et même dans les cas graves des symptômes neurologiques. Il existe également une forme atténuée et bénigne de la maladie, la fièvre de Pontiac.
Un cas de légionellose ne peut être confirmé que par la présence de ces deux éléments : i) la présence d'une pneumopathie, ii) l'identification de légionelles. Les examens biologiques permettant ce diagnostic ainsi que l'isolement de la souche se font sur les prélèvements broncho-pulmonaires ou des sécrétions bronchiques. On met les bactéries en évidence par immunofluorescence ou par mise en culture de la souche. On peut également mettre en évidence la légionelle par dosage des anticorps dans le sang ou par identification de l'antigène soluble dans les urines. Il faut noter que ce dernier test ne peut mettre en évidence que les L. pneumophila de sérogroupe 1. Ce caractère explique peut-être pourquoi il existe un biais en faveur du sérogroupe 1 dans les identifications des cas légionelloses. Le traitement des infections à Legionella se fait principalement sur la base d'antibiotiques de types macrolides ou fluoroquinolones.
Depuis que l'on suit l’évolution de cette maladie, son incidence est en progression constante ; par exemple en 2003, 1 044 cas de légionelloses ont été diagnostiqués et 1 202 en 2004. Si la plupart des cas sont isolés, il arrive fréquemment que l'on retrouve des cas groupés liés à un site de contamination unique.
L’apparition d'une épidémie doit immédiatement déclencher la recherche de la/les source(s) de contamination qu’il faut éliminer. Pour identifier ces cas groupés on recherche systématiquement dans l’entourage du malade d'autres cas récents (moins de 6 mois). La recherche de l’origine de cette source, l’enquête environnementale, peut parfois être longue. Les principales difficultés sont : le temps mis par les différentes analyses (8-10 jours pour l'apparition des colonies sur le milieu de culture, attente de l’identification du genre par le Centre National de Référence Légionelle dit CNR etc.), le temps d'incubation de la maladie et la complexité à identifier la TAR responsable de l’épidémie. Pour confirmer la filiation entre souche environnementale et clinique, des échantillons de la souche provenant à la fois des patients infectés et de la source sont conservés pour génotypage au CNR. En France plus de la moitié des cas n’a pas d'origine identifiée, la répartition des cas est la suivante :
| Exposition | % |
|---|---|
| Hôpital | 5 |
| Thermalisme | 1 |
| Voyage | 18 |
| Maison de retraite | 5 |
| Autre | 8 |
| Non identifié | 62 |
| TOTAL | 100 |
Source : INVS
est présentée sur la figure 2.
L'enregistrement de ces données a permis de mettre en évidence les facteurs de risques pour cette maladie. Les personnes âgées, les hommes, les fumeurs, les personnes atteintes de maladies pulmonaires ou immunodéprimées sont les plus exposées.
Les indicateurs
La recherche de légionelles dans l’environnement est habituellement réalisée à partir d’échantillons d'un litre. Les prélèvements se font sur le réseau suivant des méthodes normalisées, c’est-à-dire au point d’usage, au retour de boucle, et lors du deuxième jet pour l'eau chaude sanitaire (ECS). Dans les TAR, les prélèvements se font le plus loin possible de l’appoint, au niveau du rejet d'eau, de la purge et du bassin. Les analyses se font dans des laboratoires accrédités COFRAC pour le paramètre légionelle.
Pour l’analyse, l’échantillon est concentré, soumis à traitement thermique et acide puis mis en culture sur milieu GVPC (suivant la norme NF T90-431). Ce milieu sélectif est un milieu riche répondant aux besoins de la bactérie (présence de L-cystéine, de fer...). Il contient également du charbon actif pour éviter l’apparition de radicaux superoxydes qui inhibent la croissance. Le milieu contient aussi des antibiotiques auxquels la légionelle est résistante.
Les colonies de légionelles présentes sur ce milieu ont un aspect dit « en verre fritté ». Elles sont alors repiquées sur d'autres milieux pour confirmation (milieu « sang » et milieu sans L-cystéine où elle ne se développe pas).
D’autres méthodes existent, plus rapides, telle que la méthode par PCR qui permet une réponse en quelques heures. Mais cette méthode n’est pas encore standardisée et la grande sensibilité de ce test pose la question de son interprétation. Une norme est en cours de préparation sur ce test (XP T90-471).
La réglementation
Depuis 2004, un plan santé-environnement sur la période 2004-2008 vise à réduire de 50 % les cas de légionelloses. Ce plan permet le lancement d'un certain nombre d’actions (voir encadré ci-dessous). Il est complété par un arsenal législatif récemment mis à jour.
Différents décrets et normes contribuent à contrôler le développement des légionelloses. Notamment l’inscription comme une maladie à déclaration obligatoire auprès de la DASS et de l’InVS (décret n° 87-1012 du 11 décembre 1987). D'autres décrets de la Direction Générale de la Santé (DGS) relatifs à la surveillance et à la prévention de la légionellose incitent les professionnels de santé à mieux diagnostiquer les cas puis à les déclarer et favorisent la mise en œuvre de bonnes pratiques sanitaires dans les établissements recevant du public, les établissements de santé, ainsi que pour les réseaux d'eau. Les personnes atteintes lors d’un séjour à l’hôpital (ou dans les jours suivants) doivent immédiatement faire soupçonner une infection nosocomiale ; le CLIN (comité local contre les infections nosocomiales) de l’hôpital est alors chargé de la recherche des cas groupés et du suivi de l’épidémie (voir figure 4 sur les chemins des déclarations des cas de légionelles).
D’autres règles régissent les installations susceptibles de provoquer une contamination par les légionelles en France. Dans le cas des tours aéroréfrigérées la réglementation est plus récente. Ce sont les arrêtés et décret des 1ᵉʳ et 13 décembre 2004 du Ministère de l’Écologie et du Développement Durable qui encadrent la maintenance des installations de refroidissement (TAR, voir figure 5 sur l’organisation du suivi de ces tours) ainsi que leurs déclarations et autorisation au titre de la rubrique n° 2921.
Pour la maintenance, ce décret précise notamment les quantités maximum de légionelles tolérées dans les circuits. L’exploitant doit mettre en œuvre toutes les mesures nécessaires pour que la concentration en Legionella dans les circuits d’eau soit inférieure à 1 000 légionelles par litre (dit « UFC » pour « unité formant colonie ») et lui impose des mesures d’arrêt si la quantité dépasse les 100 000 UFC/L (figure 5). Si l’arrêt est impossible (risque pour l’outil de production
Par exemple…), l’exploitant doit proposer des mesures compensatoires qui sont alors imposées par arrêté préfectoral. Dans le cas d’un arrêt, l’installation doit être vidangée et nettoyée, la DDASS et l’inspection des ICPE doivent en être informées. En cas de dépassement des 1 000 UFC/L, le suivi de la tour doit se faire mensuellement. Si trois analyses consécutives sont inférieures à cette limite, l’analyse de la tour ne se fera que trimestriellement.
Un recensement de toutes les tours humides est actuellement en cours de finalisation par les DRIRE, 13 700 TAR sont déjà déclarées. Les nouvelles tours sont maintenant soumises à déclaration lorsque leur puissance fait moins de 2 000 kW ou qu’elles comprennent un circuit primaire fermé (cf. « la conception et le développement durable des tours »). Elles sont soumises à autorisation si elles ont une puissance supérieure à 2 000 kW. Les tours existantes, en fonction de la date de mise en service, doivent être déclarées auprès du préfet depuis le 6/12/2005.
Le cas des TAR et leur suivi, les nouveaux indicateurs Crecep
Conception des TAR
Plusieurs conceptions de TAR existent (voir Encadré 3), elles sont toutes basées sur un refroidissement du circuit calorifuge (souvent un circuit d’eau) par de l’air. Le plus souvent, pour augmenter la surface d’échange thermique, l’eau du circuit est pulvérisée et refroidie par de l’air. Le flux d’air étant souvent accéléré par des ventilateurs (soufflants ou extractifs) l’apparition de micro-gouttelettes de faible diamètre est inévitable. Ces gouttes sont emportées dans le panache de la tour et peuvent circuler sur une longue distance. Les TAR actuelles sont équipées de « pare-gouttelettes » qui éliminent une grande quantité de ces gouttes. Mais une certaine quantité se retrouve néanmoins dans l’atmosphère et, si le circuit de refroidissement n’est pas maîtrisé, il peut contenir des légionelles. Les micro-gouttelettes en contiennent alors également et peuvent contaminer les habitants alentours, concernés par les retombées du panache.
Mise en place du suivi
Malgré tous les moyens mis en œuvre pour contrôler les tours, les résultats nationaux collectés par les DRIRE montrent que, sur les 14 000 analyses dépouillées, dont 16 % sont inopinées, 13 % ont des résultats > 1 000 UFC/L et 2 % > 100 000 UFC/L !
Ces résultats montrent qu’il est toujours difficile de suivre l’évolution du risque dans les TAR. C’est pourquoi le décret du 13 décembre 2004 précise qu’un « plan de surveillance » des installations doit être mis en place (il est écrit « un plan de surveillance destiné à s’assurer de l’efficacité du nettoyage et de la désinfection de l’installation est défini à partir des conclusions de l’analyse méthodique […] »). Le décret ne détaille pas le contenu technique de ce plan, il laisse à l’exploitant la liberté de définir lui-même les modalités de son application. Le MEDD propose dans différentes fiches le suivi de certains paramètres :
- - physico-chimiques (pH, turbidité/MES, biocide oxydant, conductivité…)
- - visuels (propreté des surfaces humides, de l’environnement, les consommations d’eau etc.)
- - microbiologiques (flore totale)
Ces paramètres vont permettre de suivre les dérives et de mettre en place des actions correctives avant l’apparition des légionelles.
Mais il semble important de mieux caractériser le facteur de risque sanitaire réel. C’est pourquoi le Crecep propose d’utiliser des nouveaux outils, afin de suivre le risque légionelles des tours aéro-réfrigérées (TAR) ou du réseau d’eau chaude sanitaire (ECS). Comme nous l’avons vu précédemment, l’installation des légionelles n’est que le dernier acte d’une cascade d’événements et fait suite à l’apparition de différents éléments déterminants de la prolifération des légionelles (profils analytiques, nouvelle modélisation, etc.).
dans le réseau. Nous disposons de plusieurs tests permettant de suivre ces paramètres impliqués dans l’augmentation du risque (voir figure 6). Ce suivi devrait faciliter la mise en place d’action en retour lors de l’augmentation du risque, avant même l’apparition des bactéries.
i) Le suivi du biofilm sera effectué grâce au test de mesure de la biomasse totale par l’ATP à des points clefs du réseau d’eau. Cette mesure est en cours de pré-normalisation au niveau européen par différents laboratoires, dont le Crecep.
ii) La mesure du nombre d’amibes peut se faire par PCR quantitative ou par la méthode de mise en culture des amibes sur tapis bactérien telle qu’elle a été mise au point au sein du Crecep ; pour ce paramètre nous utiliserons à la fois les échantillons recueillis et l’eau circulant dans le réseau.
iii) La mesure normalisée de dénombrement des légionelles que le laboratoire réalise sous accréditation Cofrac. La quantité de légionelles peut également se doser de façon plus rapide grâce à une technologie de PCR quantitative (sur le gène mip par exemple).
Ces différentes méthodes nous permettent d’évaluer la qualité bactériologique de la TAR étudiée (ou du réseau d’ECS). Grâce à ces résultats, nous avons défini des paramètres de risque avancé (figure 6).
Un paramètre, appelé ici K1, permet de mesurer l’évolution dans le temps du risque de contamination de l’eau de refroidissement. Il résulte du rapport entre quantité d’amibes et quantité de biofilm. Les légionelles étant des organismes qui se développent dans le cytoplasme de cellules colonisées (voir précédemment), la présence d’une importante quantité d’amibes indique la facilité avec laquelle des légionelles pourraient se multiplier.
Un autre facteur peut être calculé, celui résultant du rapport entre quantité de légionelles et quantité d’amibes, qui représente la quantité de légionelles au sein des amibes. La concentration du réseau en légionelles représente, lui, la réalité du risque sanitaire.
Fixation des bactéries
Croissance et division des bactéries
Mesure de la biomasse totale par ATP
Mesure de la biomasse oxygénée
Mesure du nombre d’amibes
Mesure du nombre de légionelles
C’est le paramètre actuellement mesuré. Mais l’apparition de légionelles dans le réseau est un indicateur plus tardif qu’un suivi prenant en compte les amibes ou le biofilm.
Ces paramètres doivent encore être affinés et mis au point dans les conditions réelles d’exploitation de la TAR ou du réseau d’ECS. Notamment les prélèvements qui ne pourront se faire que sur des “échantillons” du réseau, probablement des coupons.
Un nettoyage de la TAR doit être effectué régulièrement, mais lorsque le risque augmente (augmentation du titre de légionelle, ou du rapport K1 par exemple) des mesures de prévention doivent être prises rapidement. La tour doit être nettoyée, son fonctionnement analysé en profondeur afin de remédier aux défauts de conception. Le traitement de l’eau doit être modifié afin de prévenir l’installation des légionelles.
Lorsque les légionelles sont déjà installées (plus de 100 000 UFC/L) et la tour arrêtée, une vidange, un nettoyage des surfaces humides et une correction des défauts doivent être réalisés avant de la remettre en fonctionnement.
Conclusion
Les infections liées aux légionelles sont en constante augmentation ces dernières années. Cette augmentation est liée à l’amélioration des techniques de détections mais aussi à une plus grande exposition aux risques (TAR, brumisateurs etc.). Le plan légionelle prévoit une diminution des cas de 50 % à l’horizon 2008. Pour cela, différents paramètres à suivre ont été mis en valeur, mais c’est tous ensemble que les différents acteurs doivent agir, et notamment les gestionnaires de TAR (propriétaires et exploitants), les traiteurs d’eau et les laboratoires d’analyses. Une maîtrise du réseau d’eau, de son circuit, un respect des recommandations du ministère, la mise en place d’un livret de suivi doit permettre de limiter les risques de contamination. C’est un travail commun entre tous ces intervenants.
Nous indiquons également ici la mise en place de nouveaux indicateurs de suivi (ceux préconisés par le MEDD, ceux à développer) qui doivent faciliter la prévention des risques. C’est grâce à une sensibilisation et une implication de tous les acteurs que l’exposition aux légionelles diminuera, ce qui permettra d’éviter quelques centaines de morts par an.
