Biofilm dans les systèmes d’eau : formation, risques et solutions

Un biofilm est, en termes simples, un ensemble de micro-organismes – comme des bactéries, des germes, des champignons, des protozoaires ou des algues – intégrés dans une couche visqueuse et fixés à une surface, notamment en eau stagnante.

Ces communautés microbiennes sont très bien adaptées à leur environnement. Les micro-organismes organisés en biofilm profitent du métabolisme d'autres espèces ou de leurs mécanismes de protection.

Comment se forme un biofilm ?

Certaines espèces de bactéries sont capables de produire une couche visqueuse (appelée substances polymériques extracellulaires, EPS) qui leur permet d’adhérer aux surfaces. Cette couche constitue la structure de base du biofilm.

À mesure que cette structure se développe, elle facilite la colonisation par d'autres micro-organismes. Le biofilm s'étend latéralement et forme des structures tridimensionnelles à plusieurs couches.

Dans certains environnements, comme les canalisations d'eau, un biofilm peut se former en quelques jours – même si la qualité de l’eau est élevée.

Où se forment les biofilms ?

Les biofilms se forment par exemple sur des pierres dans le lit d’un ruisseau, mais aussi à l’intérieur des canalisations – un aspect particulièrement important pour l’hygiène de l’eau potable.

Dans le corps humain, on retrouve des biofilms sur les implants, ce qui entraîne généralement des complications pour la santé.

Cependant, ils peuvent aussi remplir des fonctions utiles, en empêchant par exemple l’implantation de germes pathogènes dans le tractus gastro-intestinal.

Pourquoi les biofilms peuvent poser problème

Bien qu’il existe dans la nature des environnements où les biofilms sont utiles – comme les processus d’autoépuration des sols et des eaux ou la fixation du dioxyde de carbone –, ils posent de sérieux problèmes dans d’autres contextes.

Parmi les micro-organismes présents dans les biofilms susceptibles de provoquer des maladies chez l’homme, on trouve notamment les bactéries du genre Legionella ou les Pseudomonas, comme Pseudomonas aeruginosa. Ces dernières peuvent entraîner diverses infections, telles que des pneumonies, des infections urinaires ou des infections de plaies.

D’autres agents pathogènes souvent identifiés dans les biofilms sont Sphingomonas et Mycobacterium.

Biofilm dans les conduites et les installations d’eau potable

Les conduites et les installations d’eau potable offrent, par leur conception et leurs conditions de fonctionnement, un environnement naturellement favorable aux processus microbiens – en raison de l’humidité constante, de températures propices et de surfaces internes facilitant l’adhésion.

Des facteurs opérationnels comme la stagnation de l’eau, des températures insuffisantes ou des matériaux libérant des nutriments peuvent encore favoriser la formation de biofilm.

Formation de biofilm dans les conduites des bâtiments neufs

Une étude de 2024 a révélé que des biofilms stables peuvent se former dans les conduites de bâtiments neufs en seulement huit semaines.

Les bactéries naturellement présentes dans l’eau potable adhèrent aux surfaces internes des nouveaux matériaux de tuyauterie quelques heures seulement après la mise en service – surtout lorsque l’eau stagne ou que les températures favorisent la prolifération de micro-organismes potentiellement pathogènes, comme Legionella spp. (Legionella n’a toutefois pas été spécifiquement étudiée dans le cadre de l’étude mentionnée).

Dès les premiers jours, un mince film organique (conditioning film) se forme à l’intérieur des conduites, facilitant l’adhésion d’autres bactéries et favorisant ainsi la formation précoce de biofilm.

L’arrivée continue d’eau potable introduit en permanence de nouveaux micro-organismes dans le système, qui peuvent se fixer sur les biofilms existants et les renforcer. 

Expansion et propagation du biofilm

Une faible vitesse d’écoulement ou la présence de bras mort dans les installations d’eau potable favorisent également la formation de biofilm. Cela facilite à son tour la propagation des bactéries.

Dans les systèmes de conduites, des parties du biofilm peuvent ensuite se détacher sous l’effet du flux d’eau – lorsque la couche visqueuse atteint une certaine épaisseur – et se redéposer à d’autres endroits du réseau.

Cela entraîne une propagation supplémentaire du biofilm.

Contact avec de l’eau contaminée

Les personnes peuvent entrer en contact avec ces bactéries via les robinets (voir l'illustration suivante : biofilm dans le brise-jet), les pommes de douche ou les siphons.

Mais lors du rinçage final dans le processus de nettoyage de dispositifs médicaux – comme les endoscopes –, des germes présents dans l’eau peuvent également être introduits dans les appareils, même après le nettoyage.

Éliminer le biofilm

La structure du biofilm – une matrice extracellulaire – offre une protection contre les mesures de désinfection chimiques et thermiques.

Cela rend presque impossible l’élimination complète d’un biofilm une fois qu’il s’est formé.

Seule une combinaison de retrait mécanique, de désinfection chimique et de prévention structurelle permet de contrôler efficacement et durablement le biofilm dans les installations d’eau.

Cependant, une élimination complète reste rarement réalisable dans des conditions pratiques.

Prévenir la formation de biofilm

Le choix ciblé des matériaux, une planification adaptée des installations et des mesures d’exploitation – telles que l’évitement de l’eau stagnante et l’utilisation conforme du réseau d’eau potable – permettent de réduire significativement les risques de formation de biofilm et de garantir un niveau d’hygiène élevé.

La réduction du risque repose avant tout sur des mesures préventives, telles que le respect strict des normes d’hygiène, des contrôles réguliers et une conception optimisée du système.

Le risque de formation de biofilm et de contamination par Legionella est nettement plus faible dans les constructions neuves grâce à l’amélioration des matériaux, de la planification et des techniques d’exploitation – mais il ne peut pas être totalement exclu.

Les filtres terminaux empêchent le contact avec de l’eau contaminée

Partout où les bactéries et les germes présents dans l’eau potable peuvent représenter un danger pour les patients immunodéprimés ou immunosupprimés, le contact avec l’eau doit être rigoureusement évité.

Pour ce faire, différents types de filtres à eau peuvent être utilisés :

• Filtres individuels pour robinets ou pommes de douche
• Filtres de grade stérilisant réutilisables pour les domaines médicaux – par exemple pour les unités dentaires, la reprocessing des endoscopes ou les sondes TEE

Grâce à leur technologie de membrane à fibres creuses, ces filtres de grade stérilisant retiennent tous les germes et bactéries d’origine hydrique, y compris Legionella pneumophila et les Pseudomonades.