Dissertations / Theses on the topic 'Produits de Nettoyage et de Désinfection'

L'usage à domicile de Produits de Nettoyage et de Désinfection (PND) contenant des irritants et ceux utilisés sous forme de spray est un facteur de risque établi d'asthme. En conséquence, les consommateurs pourraient rechercher des alternatives potentiellement moins nocives et utiliser des lingettes, des produits écologiques ou des produits faits maison. Cependant, aucune étude épidémiologique n'a examiné les effets sur l'asthme associés à l’usage à domicile de ces PND. L'objectif général de cette thèse était d'évaluer les associations entre l'usage à domicile de différents PND et l’asthme par des approches transversales et longitudinales. Nos analyses ont porté sur les données de trois cohortes françaises : CONSTANCES, NutriNet-Santé et EGEA, dans lesquelles l'usage à domicile de PND et l'asthme ont été évalués par questionnaires standardisés. Ces travaux de thèse ont confirmé l’augmentation de l’usage de PND pendant la pandémie de COVID-19. Nous avons observé qu'un usage hebdomadaire de lingettes et de produits écologiques était associé à l'asthme actuel et à l'asthme non contrôlé (analyses transversales). Cependant, un usage hebdomadaire de produits faits maison n’était pas associé à l’asthme. Un usage hebdomadaire persistant et augmenté d'irritants/sprays ainsi que de produits écologiques était associé à une augmentation du risque de détérioration ou d’incidence de l’asthme (analyses longitudinales). Les résultats de cette thèse suggèrent pour la première fois que l’usage à domicile de lingettes et de produits écologiques est à risque pour l’asthme, alors que l’usage de produits faits maison ne semble pas être délétère pour l’asthme. Pour la prévention primaire et secondaire de l’asthme, d’autres études sont nécessaires afin d’identifier spécifiquement les composés à l’origine de ces effets néfastes sur la santé respiratoire, en particulier ceux contenus dans les produits écologiques
The household use of Disinfectant and Cleaning Products (DCPs) containing irritants, and those used in a spray form is an established asthma risk factor. In consequence, consumers might seek for potentially less harmful alternatives, and turn to wipes, green products or homemade products. However, no epidemiological study investigated the effects on asthma associated with the household use of these DCPs. The main objective of this thesis was to evaluate cross-sectional and longitudinal associations between the household use of various DCPs and asthma. Our analyses were based on data from three French cohorts: CONSTANCES, NutriNet-Santé, and EGEA, in which household use of DCPs and asthma were assessed using standardized questionnaires. This thesis work confirmed the increased use of DCPs during the COVID-19 pandemic. We observed that a weekly use of wipes and green products was associated with current asthma and uncontrolled asthma (cross-sectional analyses). However, a weekly use of homemade products was not associated with current asthma. A persistent and an increased weekly use of both irritants/sprays and green products was associated with a higher risk of deterioration or incidence of asthma (longitudinal analyses). The results of this thesis suggest for the first time that the household use of wipes and green products is at risk for asthma, whereas the use of homemade products did not seem to have an impact on asthma. For asthma primary and secondary prevention, further studies are needed to specifically identify the compounds causing these adverse effects on respiratory health, particularly those contained in green products

L'importance des facteurs de risque professionnels dans l'asthme est bien établie, mais le rôle de certains agents doit être clarifié. Les objectifs de la thèse sont d'évaluer les liens entre les expositions aux produits de nettoyage et l'asthme, et d'étudier l'impact et la prise en compte du biais du travailleur sain, dans l'étude Epidémiologique des facteurs Génétiques et Environnementaux de l'Asthme (EGEA, 2047 sujets dont 1477 adultes avec des données professionnelles). L'exposition aux produits de nettoyage a été estimée par une expertise et une matrice emploi-exposition. Chez les femmes, l'asthme actuel était associé à l'exposition aux détartrants (OR=2.4 (1.1-5.3)), et aux sprays (2.9 (1.0-8.1)) et à l'ammoniac (3.1 (1.2-7.8)) chez les aides-soignantes. Les détartrants et l'ammoniac sont des irritants. L'exposition aux produits de nettoyage était associée à l'asthme sévère et sans sensibilisation allergique. Deux analyses ont souligné l'importance du biais du travailleur sain dans l'asthme. Un biais de sélection à l'embauche a été observé chez des sujets avec un asthme sévère dans l'enfance. Un modèle marginal structural a permis de prendre en compte le biais du travailleur sain dans l'étude de l'effet des expositions professionnelles sur l'expression clinique de l'asthme au cours de la vie. En plus du rôle d'asthmogènes connus, le rôle d'agents moins bien établis, comprenant des irritants (1.6 (1.0-2.4)) était suggéré. Les résultats sont cohérents avec un rôle des irritants dans l'asthme lié au travail. Ils soutiennent une utilisation plus large d'approches d'analyse causale pour contrôler le biais du travailleur sain dans les études des risques professionnels.

Bien que les microorganismes pathogènes soient rarement détectés au sein de réseaux de distribution d'eau potable, ils peuvent constituer un danger pour la santé humaine en cas de contamination accidentelle. Le devenir des virus entériques au sein d'un système de distribution d'eau est largement méconnu, alors que de telles informations sont nécessaires pour améliorer les procédures de prise en charge en cas d'incidents. Dans ce contexte, trois bactériophages ARN F-spécifiques, MS2, GA et Q[bêta], ont été utilisés comme modèles des virus entériques pathogènes, dans des conditions expérimentales mimant un système de distribution d'eau. Ce travail visait d'une part à comparer l'accumulation des phages sur des surfaces en polyéthylène haute densité (PEHD) colonisées ou non par des biofilms d'eau potable et d'autre part à évaluer, sur les bactériophages adhérés, l'efficacité de protocoles de nettoyage basés sur une chloration ainsi qu'une augmentation des contraintes hydrodynamiques. En résumé, les différentes vitesses d'eau étudiées n'ont pas conduit à des différences significatives dans l'accumulation des bactéries et des phages sur les surfaces, mais ont toutefois abouti à des concentrations surfaciques en phages significativement supérieures à celles observées en conditions hydrostatiques. Quelles que soient les conditions expérimentales (vitesses d'eau à la surface, présence ou absence d'un biofilm), le bactériophage MS2 présente systématiquement les plus faibles concentrations sur les surfaces. La séquence d'adhésion des trois bactériophages sur biofilms est en accord avec leur séquence d'hydrophobicité. Le protocole de chloration (4 à 5 mg Cl2.L-1) évalué dans cette étude peut être ponctuellement appliqué en cas de contamination de l'eau. Après 60 minutes de chloration, l'abattement est de 0,7 log10 pour les bactéries et il est compris entre 2 et 3 log10 pour les phages adsorbés sur les surfaces, alors qu'aucun phage infectieux n'est plus détecté dans l'eau dès 5 minutes de chloration. Ces résultats soulignent l'effet protecteur du biofilm, même jeune. Enfin, la chloration apparaît être plus efficace que l'augmentation des contraintes hydrodynamiques pour éliminer les bactériophages adhérés aux surfaces
Although pathogens remain widely uncommon in water distribution networks, they may constitute a real threat for human health when accidentally introduced in the system. There is a lack of knowledge about virus behaviour into water distribution systems whereas such information is critical for a better viral risk management. In this context, three F-specific RNA bacteriophages -MS2, GA and Qbeta- were used as models, in experimental conditions mimicking water distribution systems. The purpose of the present work was at first to compare the viral accumulation of bacteriophages on high-density polyethylene (HDPE) colonised or not with drinking water biofilms. The second objective was to evaluate, on phages adsorbed in the biofilm, the efficiency of a cleaning protocol, based on chlorination and increase in the hydrodynamic strengths. To sum up, the water velocities tested in this work had little influence on both the bacterial and virus accumulation on surfaces, but applying a water flow led to an increase in the number of adsorbed phages in comparison with hydrostatic conditions. Whatever the conditions (water velocity, colonisation or not with a biofilm) MS2 phage was found to be the less adherent one. On HDPE colonised with a two-month old biofilm, the adhesion sequence was consistent with the sequence of hydrophobicity of the phages. The chlorination protocol tested in our study (4 to 5 mg CL2/L) can be applied punctually in distribution networks. After 60 minutes of chlorination the log-reduction was about 0.7 log10 for bacteria and between 2 and 3 log10 for bacteriophages, while no more infectious phages were detected in water after 5 minutes. Those results highlight that even two-month-old biofilms provide to viruses a protection against disinfection protocol. At last, the chlorination appears to be more efficient to inactivate viruses adsorbed on surfaces than an increase in the water flow velocity

Le nettoyage des dispositifs médicaux (DM) réutilisables est essentiel et doit être efficace avant les phases de stérilisation ou de désinfection. A l'heure actuelle, peu de méthodes sont disponibles pour évaluer l'efficacité du nettoyage vis-à-vis de souillures organiques. Avec l'émergence du risque prion et la résistance exceptionnelle de cet agent infectieux aux procédures conventionnelles de désinfection, une attention particulière est portée à la détergence des salissures protéiques. De plus, les procédés de traitement préconisés actuellement, pour l'inactivation des prions, sont extrêmement drastiques et ne peuvent être appliqués dans le cadre du traitement des DM thermosensibles. Dans ce contexte, le développement de formulations ou de procédés efficaces apparaît donc comme une réelle nécessité et constitue le but de ce travail de recherche. Dans un premier temps, nous avons mis en place un système permettant d'évaluer les performances de formulations et/ou de procédés vis-à-vis de salissures protéiques adsorbées sur des surfaces en acier inoxydable. Ce système repose sur l'utilisation conjointe de la spectroscopie de photoélectrons (XPS) et des techniques de radiomarquage des protéines par l'iode 125. Les performances de cinq formulations ont pu être établies et hiérarchisées permettant de valider la fiabilité de ce système. Dans un deuxième temps, nos efforts se sont concentrés sur le risque prion avec la mise au point d'une méthode biochimique de détection indirecte de la protéine prion (PrP) résiduelle sur support d'acier inoxydable. La mise en œuvre de cette méthode nous permet de proposer un procédé de nettoyage efficace in vitro vis-à-vis de protéine prion, et ce indépendamment des types de protéine prion humaine ou des souches animales utilisés. Néanmoins, nous avons montré que l'environnement lipidique des protéines favorisait significativement l'efficacité du procédé de nettoyage et que les salissures exclusivement protéiques y étaient résistantes. Ce procédé devra donc être ultérieurement validé par des essais in vivo d'inoculation à l'animal. Convaincus de la force des interactions régissant l'adsorption des protéines sur les surfaces métalliques, nous avons souhaité étudier la formation in situ des interfaces protéines/métal par XPS. Ainsi, des modifications chimiques de la protéine ont été observées dans les interfaces formées avec le chrome, l'oxyde de chrome et l'or, par métallisation des protéines. Bien que ces conditions ne soient pas représentatives des conditions physiologiques, nous pensons que ces données soulignent la nature chimique des interactions protéines/métal et traduisent de ce fait la résistance des protéines aux procédés de nettoyage
Cleaning of reusable medical devices is essential and must be effective before sterilization or disinfection. At the present time, few methods are available to evaluate the effectiveness of cleaning with respect to organic soils. With the emergence of the prion risk and the exceptional resistance of this infectious agent to the conventional disinfection procedures, a special attention is paid to the detergency of the proteinic soils. Moreover, the treatment processes currently recommended for prion inactivation are extremely drastic and cannot be applied to the thermosensitive medical devices. In this context, the development of effective formulations or processes seems to be a real need and constitutes the goal of this study. Initially, we set up a system allowing an evaluation of formulation and/or process performances with respect to proteinic soils adsorbed on stainless steel surfaces. This system is based on the use of the X ray photoelectron spectroscopy (XPS) and of protein radioloabelling techniques by 125 iodine. The performances of five formulations could be established and treated on a hierarchical basis making it possible to validate the reliability of this system. Next, our efforts were concentrated on the prion risk with the development of a biochemical method of indirect detection of the residual protein prion (PrP) on stainless steel support. The implementation of this method enables us to propose an effective process of cleaning in vitro with respect to protein prion, and this independently of the types of human protein prion or the animal stains used. Nevertheless, we showed that the lipidic environment of proteins significantly facilitated the cleaning process effectiveness and that the exclusively proteinic soils were resistant. This process will have to be validated by inoculation to animal. Convinced of the interaction forces governing the protein adsorption on metal surfaces, we wished to study in situ formation of the interfaces proteins/metal by XPS. Thus, chemical modifications of protein were observed in the interfaces formed with chromium, the oxide chromium and gold, by protein metallization. Although these conditions are not representative of the physiological conditions, we think that these data underline the chemical nature of the proteins/metal interactions and translate the protein resistance to the cleaning processes

Cette étude a eu pour but d'étudier la réactivité de la monochloramine sur des composés phénoliques simples en solution aqueuse. Les expériences ont été réalisées à température ambiante, à pH compris entre 5 et 14, et en utilisant des rapports de concentrations Chlorure d’ammonium/Chlore (N/Cl) compris entre 1,08 et 31,2 mol/mol pour la préparation des solutions de monochloramine. Une étude préliminaire effectuée en absence de composés organiques a permis de proposer un modèle cinétique capable de décrire les cinétiques de décomposition de la monochloramine, dans l'eau ultrapure non tamponnée et tamponnée (tampon phosphates) et de modéliser les évolutions des concentrations en monochloramine, dichloramine et en chlore libre dans une large gamme de valeurs de pH et de rapport N/Cl. L'étude de la réactivité de la monochloramine sur six composés phénoliques (phénol, catéchol, résorcinol, hydroquinone, pyrogallol et phloroglucinol) et de quelques matières organiques extraites d'eaux naturelles, a permis de déterminer des demandes en monochloramine et de montrer l'influence du rapport N/Cl sur les rendements de formation de chloroforme, d'acides chloroacétiques, de composés organochlorés totaux (AOX) ainsi que sur l'évolution du Carbone Organique Total (COT). Une étude cinétique détaillée a permis de déterminer les constantes cinétiques absolues de réaction de la monochloramine sur les trois formes acido-basique du résorcinol et de ses premiers sous-produits de réaction. La modélisation cinétique a permis de démontrer que le chlore libre, issu de l'hydrolyse de la monochloramine, contribue d'une manière importante à l’oxydation du résorcinol aux faibles valeurs de rapport N/Cl
The reactivity of monochloramine with model phenolic coumpounds in aqueous solution has been investigated. Experiments were carried out at ambient temperature, at pH within 5 to 14, and by using ammonia-to-chlorine ratios (N/Cl) ranging from 1. 08 to 31. 2 mol/mol for the preparation of monochloramine solutions. A preliminary study of the autodecomposition of monochloramine in organic-free solutions showed that the rate of decomposition of monochloramine in non-buffered and in phosphate-buffered ultra-pure water could be accurately simulated by a kinetic model. This model could also simulate the concentration-time profiles of monochloramine, dichloramine and free chlorine under a wide range of pH values and N/Cl molar ratios. The monochloramine demands of six phenolic compounds (phenol, catechol, resorcinol, hydroquinone, pyrogallol and phloroglucinol) and of Natural Organic Matter have been determined at neutral pH. The effects of N/Cl on the yields of formation of chloroform, chloroacetic acids and Total Organochlorinated byproducts and on the decay of Total Organic Carbon have been examined. The absolute second-order rate constants for the reaction of monochloramine with the three protonated forms of resorcinol and chlororesorcinols were determined. Kinetic modeling of the resorcinol/chlorine/chloramines system evolution underlined the key role played by free chlorine (liberated from monochloramine hydrolysis) in the mechanisms of resorcinol degradation at low N/Cl molar ratios

Une évaluation de la détergence protéique sur des dispositifs médicaux souillés a été réalisée. La partie bibliographique de ce travail présente la nouvelle problématique en matière de risque infectieux lié aux prions et pose la question des dispositifs médicaux réutilisables (DMR) à l'hôpital en rappelant l'état actuel des connaissances en matière de nettoyage. Il n' existe pas de norme disponible pour évaluer l'efficacité de cette étape. Nous avons donc développé une technique sensible de dosage des protéines pae chromatographie liquide avec détection fluorimétrique après hydrolyse et marquage des acides aminés par l'orthophtalaldéhyde. L'étude a été réalisée en deux parties : une évaluation de la détergence protéique sur des dispositifs tubulaires nettoyés selon différents procédés (manuel, machine à laver, ultrasons) puis une étude plus expérimentale de l'efficacité de différents détergents et détergents-désinfectants sur des canules contaminées artificiellement par une souillure protéique, l'albumine. . .

Les campylobacters sont des bactéries responsables d’entérites chez l’homme. La viande de volaille est une source de contamination. Les stress subis par les bactéries au cours des procédures de nettoyage et désinfection et des procédés d’abattage des volailles pourraient favoriser la sélection de gènes de résistance aux antibiotiques. Afin d’explorer cette hypothèse, des prélèvements dans 4 abattoirs de volailles ont été réalisés. Les niveaux de résistance des campylobacters isolés ont été déterminés pour 6 antibiotiques et 2 substances actives entrant dans la composition de désinfectants. Des souches isolées dans l’environnement des abattoirs après nettoyage et désinfection et sur les carcasses de volailles avant l’entrée en salle de ressuage, ont été génotypées avec la technique de PCR-RFLP des gènes Pfla/gyrA et flaA. Nos résultats montrent d’une part que les campylobacters survivent aux opérations de nettoyage et de désinfection. D’autre part, les opérations d’abattage et les procédures de nettoyage et désinfection dans les abattoirs de volailles ne semblent pas favoriser la sélection de souches de campylobacter résistantes aux antibiotiques
Campylobacter is a common cause of human bacterial enteritis and consumption of poultry products is a major source of human infection. It has been suggested that disinfectants and environmental stress can lead to changes in the nature and scale of antibiotic resistance expressed by bacteria. In order to investigate this hypothesis, sampling of poultry and environment in 4 unrelated slaughterhouses were conducted. Minimal inhibitory concentrations (MIC) against 6 antibiotics and 2 disinfectants were measured for all the isolates collected. Genotype profile of selected isolates collected after cleaning and disinfection and from poultry carcasses was done by PCR-restriction fragment length polymorphism of P/fla///gyr/A and /fla/A genes. Our results indicate that campylobacter is able to survive overnight on surfaces of poultry slaughterhouses and that these strains may contaminate carcasses during the slaughter process. Our results also suggest that cleaning and disinfection procedures and shlaughter procces don’t lead to increase antibiotic resistance in campylobacter

L'état de surfaces industrielles (sols, murs, matériaux de convoyage, joints) obtenu après opération d'hygiène est décrit d'un point de vue microbiologique et physico-chimique, dans 5 sites alimentaires et au laboratoire. Dans chaque site, un encrassement superficiel spécifique résulte de la succession des cycles souillure/opérations d'hygiène : après quelques semaines les propriétés physico-chimiques des matériaux, initialement très différentes, n'exercent plus d'influence directe sur l'adhésion des cellules microbiennes. Un biofilm forme de micro-organismes résistant au nettoyage et à la désinfection s'implante au cours du temps. Le niveau de la contamination et la nature de la flore diffèrent d'un site à l'autre (de 10 à 10#7 ufc/cm#2). Dans la plupart des cas, le niveau de contamination résiduelle varie d'un matériau à un autre. Les différences peuvent atteindre 3 puissances de 10 et on peut repartir 7 matériaux en 4 catégories dans le meilleur des cas. La géométrie de surface s'avère déterminante : les différences présentent dans plusieurs cas une corrélation avec le paramètre caractérisant de manière spécifique les creux présents a la surface des matériaux, mais ne montrent aucune corrélation avec le relief apparent ou la rugosité moyenne. Au laboratoire, des facteurs caractérisant la surface (matériau, usure), la souillure (souche microbienne, concentration du milieu de culture, présence d'un encrassement alimentaire), les étapes de nettoyage et de désinfection (produit de nettoyage, désinfectant, action mécanique, temps de contact) montrent tous une influence (seul ou en interaction deux a deux) sur l'efficacité du détachement du biofilm et/ou sur l'efficacité bactéricide de la procédure. Le facteur matériau s'avère déterminant : les classements des matériaux obtenus au laboratoire en termes de nettoyabilite et en termes de désinfectabilite sont globalement stables lorsque les conditions expérimentales varient. La comparaison avec les résultats de l'étude de terrain montre que le classement des matériaux obtenu dans les conditions industrielles correspond a celui obtenu au laboratoire en termes de spores résiduelles : dans les conditions industrielles, la qualité hygiénique d'un matériau est liée a sa nettoyabilite et non à sa désinfectabilite.

Les circuits de refroidissement semi-fermés (CRF) de centrales nucléaires sont propices au développement de biofilms et de micro-organismes pathogènes. De manière à limiter ces phénomènes de colonisation, la monochloramine est utilisée en tant que désinfectant. Ce réactif induit une formation de sous-produits organohalogénés indésirables (AOX pour Adsorbable Organic Halide), potentiellement toxiques, par réaction avec la matière organique naturelle des eaux, mais en quantité moindre qu’avec le chlore. Cette étude vise ainsi à préciser la nature des sous-produits organohalogénés générés par monochloramination d’eaux de surface. De par la faible consommation en monochloramine par les eaux naturelles (environ 0,1 mg Cl2/mg C en 24 h pour un taux de traitement initial de 0,8 mg Cl2/L), les quantités de AOX formés restent très limitées (inférieures à 10 µg Cl/mg C en 24 h). Parmi les sous-produits organohalogénés analysés, on retrouve principalement les acides haloacétiques qui peuvent représenter plus du tiers des AOX formés. Dans une moindre mesure, les haloacétonitriles, les chloropropanones ou encore la chloropicrine sont également détectés mais à des concentrations très faibles. Les trihalométhanes ne sont pas formés. Une importante part des AOX reste néanmoins non identifiée. Les AOX et les composés semi-volatils formés par monochloramination se dégradent en milieu aqueux d’autant plus que la température est élevée et que le pH est basique. Pour le DCAA, l’effet est contraire. Par contre, en présence d’un biofilm, le DCAA est rapidement décomposé
The semi open cooling systems of nuclear power plant favours the growth of biofilm and pathogenic micro-organisms. To reduce or inhibit the phenomenon of colonization, monochloramine is used as a disinfectant. Nevertheless, this chemical induces the formation of undesirable and potentially toxic disinfectant by-products (such as AOX: Adsorbable Organic Halide), by reaction with dissolved organic matter (DOM) of water. The aim of this study was to specify the nature of the molecules formed by monochloramination of natural waters. Because of the low consumption of monochloramine into natural water (about 0,1 mg Cl2/mg C in 24 hours), the amounts of formed AOX were small (less than 10 µg Cl/mg C in 24 hours), so the concentrations of individual disinfectant by-products (DBP) were very low. Among these halogenated by-products, we found principally haloacetic acids and for a small part haloacetonitriles (HAN), haloketones (HK) or chloropicrin. But an important part is still unidentified. In aqueous environment, the degradation of AOX and semi-volatil compounds, formed by monochloramination, increase when the temperature and pH were high. For the DCAA, effects were opposite. Nevertheless, DCAA was quickly decomposed in the presence of biofilm

La présence de prolifération de cyanobactéries et des toxines associées dans les eaux de surface utilisées pour la production d'eau potable est une problématique de santé publique majeure car plusieurs cas d'intoxication ont été rapportés. Il s'avère donc nécessaire de comprendre le comportement des cyanotoxines au sein des filières de traitement d'eau et en particulier vis-à-vis de la chloration, procédé de désinfection le plus répandu en France. Les travaux réalisés au cours de cette thèse portent sur la chloration de la cyanotoxine la plus commune et d'une cyanotoxine émergente en Europe : la microcystine-LR et la cylindrospermopsine. La réaction du chlore avec les toxines a été caractérisée et divers sous-produits ont été identifiés grâce à la spectrophotométrie ultraviolet et la spectrométrie de masse à haute résolution. Des tests réalisés sur la bactérie Vibrio fischeri et sur des cellules Caco-2 ont ensuite permis de vérifier l'impact de la chloration sur la toxicité du milieu.

Les campylobacters sont des bactéries zoonotiques responsables d'entérites chez l'homme. La viande de volaille est considérée comme une source importante de contamination. Il a été suggéré que les désinfectants et les stress subis par les bactéries au cours des procédures de nettoyage et désinfection et des procédés d'abattage des volailles puissent favoriser la sélection de gènes de résistance aux antibiotiques. Afin d'explorer cette hypothèse, des prélèvements dans 4 abattoirs de volailles ont été réalisés au cours de 9 visites. Les niveaux de résistance des campylobacters isolés ont été déterminés par la méthode de dilution en milieu gélosé pour 6 antibiotiques et 2 substances actives entrant dans la composition de désinfectants. Des souches isolées dans l'environnement des abattoirs après nettoyage et désinfection et sur les carcasses de volailles avant l'entrée en salle de ressuage, ont été génotypées avec la technique de PCR-RFLP des gènes pfla/gyrA et flaA. Nos résultats montrent d'une part que les campylobacters sont capables de survivre aux opérations de nettoyage et de désinfection dans les abattoirs de volailles, et que ces souches sont susceptibles de contaminer les carcasses de volailles. D'autre part, nos résultats indiquent que les opérations d'abattage et les procédures de nettoyage et désinfection dans les abattoirs de volailles ne semblent pas favoriser la sélection de souches de campylobacter résistantes aux antibiotiques.

Les trihalométhanes (THM) et les acides haloacétiques (AHA) constituent les seules familles réglementées de sous-produits de la désinfection (SPD). Les SPD sont des composés issus de la réaction de la matière organique naturelle présente dans l’eau et du désinfectant lors du traitement de l’eau potable. La plupart de ces composés ne sont pas réglementés, même si plusieurs études ont montré que certains SPD peuvent présenter un risque toxicologique plus important que les THM et les AHA. De nos jours, très peu d’informations sont disponibles sur l’occurrence des SPD non-réglementés dans l’eau potable, en particulier dans les petits réseaux municipaux. Paradoxalement, les petits réseaux approvisionnés en eau de surface ont souvent des difficultés à mettre en place des traitements adéquats pour enlever les précurseurs de SPD dans l’eau soumise à la désinfection. L’eau potable des petits réseaux est ainsi plus vulnérable aux SPD et leur suivi y est d’autant plus important. Cette thèse s’est donc consacrée à améliorer les connaissances sur l’occurrence des SPD (et en particulier, les SPD non-réglementés) dans les petits réseaux de distribution d’eau potable, en étudiant notamment leur évolution spatiale et temporelle. Pour ce faire, deux campagnes d’échantillonnage ont été réalisées sur deux ans (entre 2010 et 2012) dans 25 petits réseaux du Québec et de Terre-Neuve-et-Labrador. Les THM, les AHA et trois autres familles de SPD non-réglementés, à savoir les haloacétonitriles, les halonitrométhanes et les haloacétones, ont été étudiés. Les résultats obtenus ont permis de mieux comprendre leur patron de variabilité spatio-temporelle, de modéliser leur présence et de développer un outil d’aide à la décision pour la mise en place d’une stratégie de suivi des SPD réglementés et non-réglementés.
Trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs) constitute the only regulated disinfection by-products (DBPs) in various countries. DBPs are compounds formed during drinking water treatment, from the reaction between natural organic matter and the disinfectant. Most DBPs are not regulated, even if they may have more pronounced toxicological effects than regulated ones. There is currently very little information about the occurrence of non-regulated DBPs, particularly in small water systems (SWS). Paradoxically, in many cases, SWS supplied by surface waters lack adequate treatment processes to remove DBP precursors in water subjected to the disinfection process. Their tap water may be more vulnerable to the presence of DBPs. This thesis is dedicated to improving the knowledge of the occurrence of DBPs (especially non-regulated DBPs) in SWS by studying their spatial and temporal variability. To do that, two sampling programs were carried out in 25 SWS during two years (between 2010 and 2012) in Canada. Small systems in the provinces of Newfoundland & Labrador and Quebec were considered. The following DBPs were measured during the study: THMs, HAAs, haloacetonitriles, haloketones and halonitromethanes. The obtained results contribute to a better understanding of the DBP spatio-temporal variation patterns, to establishing models to evaluate their levels and to developing decision-making schemes for simultaneously monitoring various families of DBPs, including non-regulated DBPs.

Cette thèse porte sur la variabilité spatio-temporelle de sous-produits chlorés de la désinfection (SPD), plus spécifiquement les trihalométhanes (THM) et les acides haloacétiques (AHA), ainsi que du temps de séjour (TDS) dans un réseau de distribution en eau potable (RDEP) à l’échelle du quartier résidentiel. La réalisation de cette thèse a nécessité l’étude d’un secteur résidentiel du RDEP de la ville de Québec ayant une aire d’environ 2 km2 et habitée par près de 6000 citoyens. Le premier chapitre est une revue de littérature abordant le chlore résiduel libre ainsi que les concentrations en SPD dans les RDEP, le suivi de la qualité de l’eau, la modélisation des TDS et l’impact du vieillissement et de la réhabilitation des conduites des RDEP sur le TDS et la qualité de l’eau. Le deuxième chapitre porte spécifiquement sur l’analyse de la variabilité spatio-temporelle du chlore résiduel libre, des THM, des AHA et du TDS. Une dimension dominante est identifiée entre les aspects spatial et temporel de la variabilité pour le chlore et les SPD à l’aide de modèles linéaires mixtes généralisés. Ensuite, le potentiel du TDS comme indicateur de la qualité de l’eau au niveau du chlore résiduel libre, des THM et des AHA est analysé par un test des rangs signés de Wilcoxon. Dans le troisième chapitre, une analyse de sensibilité des TDS est effectuée en considérant différents scénarios hydrauliques. Les scénarios considérés sont un vieillissement additionnel ainsi que la réhabilitation des conduites afin d’évaluer leur effet sur le TDS par rapport à un scénario de référence représentant le meilleur état de connaissance du secteur étudié. Une mise en perspective de ces effets sur le TDS par rapport à la concentration en chlore résiduel libre est aussi effectuée. Finalement, l’impact de l’incertitude des paramètres hydrauliques (diamètre, coefficient de rugosité, demandes en eau) sur les TDS est étudié par des simulations Monte-Carlo.
The objective of this thesis is to evaluate the spatial and temporal variability of chlorinated disinfection by-products (DBPs), more specifically trihalomethanes (THM) and haloacetic acids (HAA), and the residence time of water (RT) in a water distribution network (DN) on the scale of a residential neighborhood. A specific residential area in the DN of Quebec City was chosen in order to conduct this study. This area covers approximately 2 km2 and is inhabited by nearly 6000 citizens. The first chapter of this thesis is a literature review addressing free residual chlorine as well as THMs and HAAs concentrations in DNs, monitoring of water quality, modeling of RT and the impact of aging and rehabilitation of pipes on RT and water quality. The second chapter focuses specifically on the analysis of the spatial and temporal variability of free residual chlorine, THMs, HAAs and RT. This variability is studied and a dominant dimension between the spatial and temporal aspect is identified for residual chlorine, THMs and HAAs using generalized linear mixed models. Then, the potential of RT as a water quality indicator for residual chlorine, THMs and HAAs is analyzed by a Wilcoxon signed ranks test. In the third chapter, a sensitivity analysis of RT is performed with different hydraulic scenarios. The scenarios considered are additional aging and rehabilitation of pipes to assess the effect on RT relative to a reference scenario representing the best state of knowledge of the studied area. The effects on RT are also studied in the context of their potential impact on free residual chlorine concentrations. Finally, the impact of the uncertainty of hydraulic parameters (diameter, roughness factor, water demand) on RT is investigated with Monte-Carlo simulations.

L'objectif etait d'evaluer les proprietes d'un verre auto-nettoyant -un verre classique recouvert d'une couche mince de tio#2- vis-a-vis de la degradation de composes organiques representatifs des salissures des vitres. L'acide palmitique (hexadecanoique) et le fluoranthene ont ete choisis. Le premier correspond aux taches grasses et il est aussi tres present dans l'aerosol atmospherique qui se depose sur les vitres. Le fluoranthene, issu de combustions, se trouve sur les particules de suie atmospheriques. Un photoreacteur a ete concu pour irradier des plaques de verre en simulant l'irradiation solaire dans le domaine uv. Des couches de plusieurs centaines de nm d'acide palmitique et de fluoranthene, pulverisees sur le verre auto-nettoyant sont detruites de telle sorte que le verre retrouve sa transparence initiale. Une quarantaine de produits intermediaires de degradation ont ete identifies pour chacun de ces composes. Dans le cas de l'acide palmitique, ces produits revelent la coupure progressive de la chaine hydrocarbonee. Dans le cas du fluoranthene, les produits primaires proviennent de coupures oxydantes. Des attaques initiales par les trous photogeneres ou par les radicaux hydroxyle, formes a la surface de tio#2, ont ete envisagees pour expliquer la formation de ces produits. La premiere hypothese semble correspondre le mieux aux produits identifies, au moins dans le cas de l'acide palmitique. Le bilan des degradations sous courant d'oxygene a montre que le co#2 est largement majoritaire. Neanmoins, environ 20% du carbone contenu dans ces composes est transforme en produits carbonyles volatils. Toutefois, dans le cas du fluoranthene, ce pourcentage est inferieur a celui qui est obtenu quand on utilise des verres sans tio#2. L'obtention de ces donnees etait indispensable pour tenter d'evaluer l'impact des verres auto-nettoyants sur la qualite de l'air interieur.

Actuellement, l’asthme est la 1ère maladie professionnelle respiratoire. L’utilisation de produits de nettoyage et de désinfection est un facteur de risque émergent de l’asthme lié au travail, surtout dans le secteur de la santé. Cependant, les produits spécifiques en cause dans l’asthme restent à identifier. L’évaluation de l’exposition professionnelle aux produits de nettoyage et de désinfection est difficile dans les études épidémiologiques. De plus, le biais du travailleur sain (HWE) est important à considérer dans les études épidémiologiques sur l’asthme lié au travail.L’objectif de la thèse comportait deux aspects : 1) un aspect méthodologique visant à améliorer l’évaluation des expositions professionnelles aux produits de nettoyage et de désinfection en développant des méthodes novatrices ; 2) un aspect étiologique visant à estimer le rôle des expositions professionnelles dans le contrôle de l’asthme en prenant en compte un potentiel HWE.Tout d’abord, des matrices emplois-expositions (MEE) et emplois-tâches¬-expositions (METE) ont été développées via les données de femmes non-asthmatiques tirées au sort dans une cohorte prospective d’infirmières américaine (NHSII : Nurse’s Health Study II). Puis, une méthode d’évaluation des expositions professionnelles aux produits de nettoyage et de désinfection utilisant une application smartphone scannant les codes-barres de produits et une base de données (BDD) a été développée. L’étude du rôle des expositions professionnelles aux produits de nettoyage et de désinfection dans le contrôle de l’asthme a été réalisée dans l’étude Épidémiologique des facteurs Génétiques et Environnementaux de l'Asthme disposant de données longitudinales détaillées sur l’histoire professionnelle et les phénotypes d’asthme. Afin de prendre en compte un potentiel HWE, un modèle marginal structural (MMS) a été appliqué.Une hétérogénéité de l’estimation des expositions par les MEE et METE était observée dans la plupart des métiers infirmiers, sauf pour les infirmières exerçant aux urgences et dans l’administration/la formation. Nous avons montré que la METE était plus adaptée que la MEE pour estimer les expositions, en particulier pour les métiers infirmiers ayant des tâches hétérogènes. Via l’application, 126 produits ont été recueillis auprès de 14 personnels hospitaliers de l’étude pilote, et des informations sur les composés étaient disponibles pour tous les produits via la BDD associée. Cette étude a montré que ce nouvel outil était simple à mettre en place, facile et rapide à utiliser pour les participants, et permettait d’évaluer de façon précise les expositions aux différentes substances. Ces résultats confirment la faisabilité et l’intérêt de cette méthode et suggèrent son déploiement dans les études épidémiologiques. Dans la partie étiologique, nous avons observé la présence d’un HWE dans notre échantillon d’étude. Malgré la prise en compte de ce HWE en utilisant un MMS, les résultats des associations ne permettaient pas de conclure sur le rôle des expositions professionnelles dans le contrôle de l’asthme
Currently, asthma is the first occupational respiratory disease. The use of disinfectants and cleaning products has been identified as an emerging risk factor for work-related asthma, especially in the healthcare industry. However, identifying the specific products at risk for asthma remains challenging, partly because assessment of occupational exposure to disinfectants/cleaning products is difficult in epidemiological studies and needs improvement. Moreover, taking into account possible healthy worker effect (HWE) is essential in work-related asthma study.The aims of the thesis were to improve the methods for assessment of occupational exposure to disinfectants/cleaning products by developing new methods; and to study the association between occupational exposure to disinfectants/cleaning products and asthma control taking into account a possible HWE.First, job-exposure (JEM) and job-task-exposure matrices (JTEM) have been created using data from a random sample of women without asthma from a large prospective cohort of US nurses (NHSII: Nurse’s Health Study II). Second a new assessment method using a smartphone application with a barcode scanner and a database was designed to evaluate occupational exposure to disinfectants and cleaning products. The study of the association between occupational exposure to disinfectants and cleaning products and asthma control has used data from the French Epidemiological study on the genetics and environment of asthma. Longitudinal data were available on occupational history and asthma phenotypes. To control for a possible HWE, a marginal structural model (MSM) was used.For the first part, JEM and JTEM exposure estimates were heterogeneous in most nursing jobs, except in emergency room and education/administration. The JTEM may provide more accurate estimates than the JEM, especially for nursing jobs with heterogeneous tasks. Through the smartphone application, 126 products were registered for 14 hospital workers of the pilot study. Information on components was available for all products in the database. The method developed is feasible and applicable to larger epidemiological studies. In the etiological part, a HWE was observed in the study sample. Even after controlling for a HWE, results did not allow concluding on the association between occupational exposures and control of asthma

La désinfection de l’eau par le chlore est largement répandue dans le monde afin de limiter les risques d’infections. Cependant, le chlore peut réagir avec des composés organiques et inorganiques présents dans les eaux en formant des sous-produits de désinfection potentiellement toxiques pour la santé humaine. Parmi ceux-ci, les chloramines inorganiques et les trihalométhanes sont les composés majeurs formés dans les eaux, et leur quantification pose un défi majeur.Dans cette étude, deux systèmes d’analyse en flux ont été développés afin de faciliter la portabilité de ces systèmes et de minimiser le coût du développement. Le premier système vise à analyser les chloramines inorganiques dans les eaux, et repose sur l’utilisation d’un module de chromatographie multi-seringue (MSC), permettant la séparation des chloramines inorganiques, suivie d’une réaction de dérivation post colonne qui améliore la sensibilité de la quantification des chloramines inorganiques. Le deuxième système permet d’analyser les trihalométhanes, le protocole d’analyse automatisée repose sur une version améliorée et optimisée de la réaction de Fujiwara et une étape de préconcentration sur phase solide.Ces deux systèmes permettent ainsi de quantifier ces deux familles de sous-produits de désinfection d’une manière sensible, fiable, sélective et peu coûteuse en utilisant l’analyse en flux
Chlorination of water is widely used to reduce the risk of waterborne infections. However, chlorine can react with organic and inorganic species present in water leading to the formation of disinfection-by-products known to pose human health problems because of their toxicities, especially inorganic chloramines and trihalomethanes. Furthermore, the quantification of these compounds poses a major analytical challenge because, as far as we know, there is no sensitive method that can differentiate between inorganic chloramines, and there is no portable and inexpensive method for the analysis of trihalomethanes.Two flow analytical-based systems have been developed in this study to facilitate their portability and to minimize the cost of development. The first system aims to analyze inorganic chloramines in water, it is based on the use of a Multi-syringe chromatography (MSC) module, allowing inorganic chloramines separation, followed by a post-column derivatization step with a chromophoric reagent that enhances the sensitivity and the selectivity of detection. The second system has been developed for the analysis of trihalomethanes in water, it is based on the optimized Fujiwara’s reaction and on a solid phase preconcentration step.These two systems developed allows quantification of these two families of disinfection by-products in a sensitive, reliable, selective and cheap way by using flow analysis

Les désinfectants utilisés dans la production d’eau potable réagissent avec la matière organique naturelle et produisent des sous-produits de désinfection. Les ressources en eaux potables dans les régions côtières sont susceptibles d’être impactées par des concentrations plus élevées en ions iodure entraînant la formation de sous-produits iodés, plus toxiques que leurs analogues bromés et chlorés. Deux méthodes analytiques par chromatographie gazeuse avec injection par headspace-trap ont été développées à l’Université de Lille : une méthode pour analyser les trihalométhanes – en particulier les espèces iodées (I-THMs) – et une méthode pour les acides haloacétiques (HAAs). Ces méthodes ont été utilisées pour une étude sur une usine de traitement de l’eau ainsi que pour l’évaluation de résines échangeuses d’ions, dans le cadre d’un ambitieux projet de modernisation de l’usine. En plus de tests de potentiels de formation, différents scénarios de concentrations croissantes en ions iodure et bromure ont été testés. Les résultats ont également été reliés à la caractérisation de la matière organique naturelle, avec l’abattement des substances humiques et des building blocks entraînant la plus grande réduction en potentiel de formation des THMs, durant la coagulation-décantation et lors du traitement par résines échangeuses d’ions. Les I-THMs et HAAs déjà formés furent significativement éliminés par les filtres à charbon actif sur l’usine de traitement, abaissant la cytotoxicité relative globale. La résine Amberlite IRA410 a eu la meilleure performance parmi les 4 résines testées sur l’abattement du carbone organique dissous et la réduction en potentiel de formation des sous-produits de désinfection
Disinfectants react with natural organic matter (NOM) to produce undesired disinfection by-products (DBPs). Drinking water resources in coastal areas can be impacted by higher concentrations of iodide leading to the formation of iodinated DBPs which are more toxic than their brominated and chlorinated analogues. Two analytical methods to analyse DBPs by headspace-trap gas chromatography were developed at Lille University: one for the trihalomethanes – with a focus on iodinated species (I-THMs) – and one for the haloacetic acids (HAAs). Those methods were implemented in a collaboration with De Watergroep to look at the removal of these DBP precursors in a full-scale drinking water treatment plant as well as in the assessment of ion exchange resins, as part of an ambitious project to modernize the plant. As well as formation potential tests on real waters, different scenarios of increasing iodide and bromide concentrations were tested. The results were also related to the characterization of the natural organic matter, with the removal of humic substances and building blocks leading to the greatest abatement of THM formation potential during coagulation-decantation and ion exchange treatment. Preformed I-THMs and HAAs were greatly removed by the granular activated carbon filters in the full scale plant, reducing the overall relative cytotoxicity. Amberlite IRA410 had the best performance amongst 4 resins on NOM removal and DBP formation potential reduction

Les désinfectants utilisés dans la production d’eau potable réagissent avec la matière organique naturelle et produisent des sous-produits de désinfection. Les ressources en eaux potables dans les régions côtières sont susceptibles d’être impactées par des concentrations plus élevées en ions iodure entraînant la formation de sous-produits iodés, plus toxiques que leurs analogues bromés et chlorés. Deux méthodes analytiques par chromatographie gazeuse avec injection par headspace-trap ont été développées à l’Université de Lille : une méthode pour analyser les trihalométhanes – en particulier les espèces iodées (I-THMs) – et une méthode pour les acides haloacétiques (HAAs). Ces méthodes ont été utilisées pour une étude sur une usine de traitement de l’eau ainsi que pour l’évaluation de résines échangeuses d’ions, dans le cadre d’un ambitieux projet de modernisation de l’usine. En plus de tests de potentiels de formation, différents scénarios de concentrations croissantes en ions iodure et bromure ont été testés. Les résultats ont également été reliés à la caractérisation de la matière organique naturelle, avec l’abattement des substances humiques et des building blocks entraînant la plus grande réduction en potentiel de formation des THMs, durant la coagulation-décantation et lors du traitement par résines échangeuses d’ions. Les I-THMs et HAAs déjà formés furent significativement éliminés par les filtres à charbon actif sur l’usine de traitement, abaissant la cytotoxicité relative globale. La résine Amberlite IRA410 a eu la meilleure performance parmi les 4 résines testées sur l’abattement du carbone organique dissous et la réduction en potentiel de formation des sous-produits de désinfection
Disinfectants react with natural organic matter (NOM) to produce undesired disinfection by-products (DBPs). Drinking water resources in coastal areas can be impacted by higher concentrations of iodide leading to the formation of iodinated DBPs which are more toxic than their brominated and chlorinated analogues. Two analytical methods to analyse DBPs by headspace-trap gas chromatography were developed at Lille University: one for the trihalomethanes – with a focus on iodinated species (I-THMs) – and one for the haloacetic acids (HAAs). Those methods were implemented in a collaboration with De Watergroep to look at the removal of these DBP precursors in a full-scale drinking water treatment plant as well as in the assessment of ion exchange resins, as part of an ambitious project to modernize the plant. As well as formation potential tests on real waters, different scenarios of increasing iodide and bromide concentrations were tested. The results were also related to the characterization of the natural organic matter, with the removal of humic substances and building blocks leading to the greatest abatement of THM formation potential during coagulation-decantation and ion exchange treatment. Preformed I-THMs and HAAs were greatly removed by the granular activated carbon filters in the full scale plant, reducing the overall relative cytotoxicity. Amberlite IRA410 had the best performance amongst 4 resins on NOM removal and DBP formation potential reduction

La capacité de Listeria monocytogenes à adhérer et à persister sur les surfaces dans les ateliers agro-alimentaires pendant de longues périodes malgré l’application correcte et fréquente des opérations de nettoyage & désinfection (N&D), peut être responsable de la contamination croisée de produits alimentaires par simple contact avec une surface contaminée. De plus, il est important de prendre en considération la présence potentielle de bactéries viables non cultivables (VNC) qui ne sont pas détectées par les méthodes culturales utilisées lors de la recherche de L. monocytogenes dans un prélèvement de surface.Un des objectifs a été de vérifier si les milieux de culture conventionnels fréquemment utilisés pour les expérimentations en laboratoire étaient représentatifs des conditions environnementales des ateliers agro-alimentaires et de définir pour la suite des expérimentations un milieu synthétique pouvant modéliser une souillure alimentaire. Pour assurer la sécurité sanitaire des aliments et préserver la santé des consommateurs, optimiser les opérations d’hygiène est une nécessité. Dans ce but, la survie des cellules adhérentes de L. monocytogenes soumises à des conditions simulant en laboratoire l’alternance des phases de N&D et de production a été étudiée. Plusieurs facteurs pouvant influencer la survie de ces cellules ont été pris en considération et combinés par un plan d’expériences fractionnaire : la souillure alimentaire, la souche de L. monocytogenes, le matériau de surface, la présence d’une souche de Pseudomonas fluorescens qui favorise l’adhésion de L. monocytogenes et le scénario de l’opération d’hygiène. Dans les industries agro-alimentaires, les bactéries sont soumises à de nombreux stress, nécessitant pour survivre l’expression et l’induction appropriées de gènes et de protéines de réponse aux stress. Les mécanismes de réponse aux stress mis en place par les cellules de L. monocytogenes adhérentes après stress hydrique (dessiccation), stress chimique (N&D) et stress froid ont été déterminés par une analyse transcriptomique.Selon les critères étudiés (croissance, forces d’adhésion, distribution spatiale et état physiologique des cellules adhérentes), il s’avère que le milieu TSB/5m peut modéliser le jus de saumon fumé. Au contraire, aucun des milieux synthétiques testés ne permet de remplacer l’utilisation de l’exsudat de viande pour mimer les conditions de terrain. Concernant les facteurs influençant la survie de L. monocytogenes, les opérations d’hygiène impactent uniquement la cultivabilité des cellules adhérentes ; toutefois, le séchage des surfaces permet une optimisation de l’efficacité de la procédure de N&D, d’autant plus lorsqu’il est réalisé quotidiennement
Despite the correct and frequent application of cleaning & disinfection (C&D), Listeria monocytogenes has the ability to adhere to and persist on surfaces in food processing plants for long periods. Consequently, L. monocytogenes may be responsible for cross-contamination of food through contact with contaminated surfaces. In addition, it is important to consider the potential presence of viable but non culturable (VBNC) bacteria that are not detected by the microbiological methods used in the research of L. monocytogenes in a surface sample.One aim was to verify whether the conventional culture media commonly used for laboratory experiments were representative of the environmental conditions of food processing plants and define for further experiments a synthetic medium that can model a food soil. Optimization of the C&D procedures is a necessary to ensure food safety and protect the health of consumers. For this purpose, the survival of L. monocytogenes adherent cells subjected to laboratory conditions simulating alternating phases of C&D and production was studied. Several factors that may influence the survival of these cells were considered and combined with a fractional factorial design, including: the food soil, the strain of L. monocytogenes, the surface material, the presence of a strain of Pseudomonas fluorescens, which enhances the adhesion of L. monocytogenes, and the scenario of the sanitation procedure. Moreover, in the food industry, bacteria can be subject to many stresses; thus, the expression and induction of appropriate genes and stress response proteins are required for survival. The stress response mechanisms set up by the adherent L. monocytogenes cells after hydric stress (i.e. desiccation), chemical stress (i.e. C&D), and cold stress were determined by a transcriptomic analysis.According to the criteria studied (i.e. growth, adhesion forces, spatial distribution, and physiological state of adherent cells), TSB/5m medium was found to be a sufficient model for smoked salmon juice. In contrast, none of the tested synthetic media can replace the use of meat exudate to mimic field conditions. About the factors influencing the survival of L. monocytogenes, C&D procedures were found to only impact the culturability of adherent cells; however, drying surfaces were found to optimize the effectiveness of the C&D procedures, especially when performed daily

Ce travail décrit la réactivité du chlore et de la monochloramine sur les aminophénols en solution aqueuse.Cette étude a ciblé, d'une part la détermination des vitesses réactionnelles de chloration et de monochloramination des aminophénols et d'autre part, l'identification des sous-produits d'oxydation formés.Les demandes en oxydant et le potentiel de formation en composés organohalogénés adsorbables (AOX), chloroforme, acides haloacétiques (HAA) and haloacétonitriles (HAN) ont été déterminés lors de la chloration et la monochloramination des aminophénols. Les 3-aminochlorophénols et le 2-amino-3H-phénoxazin-3-one (APX) ont été respectivement identifiés lors de la monochloramination de 3AP et 2AP.L'étude cinétique de la chloration des aminophénols en réacteur continu a montré que les vitesses sont du même ordre de grandeur pour le 2-aminophénol (2AP) et le 3-aminophénol (3AP) à pH neutre. La modélisation cinétique de la chloration du 3AP a indiqué que la forme aminophénolate est la plus réactive vis-à-vis du chlore.Quant à l'étude cinétique de monochloramination du 3AP en réacteur fermé, elle a permis de conclure que la vitesse de monochloramination diminue en passant du pH 7 à 9 et la forme neutre de 3AP est la plus réactive vis-à-vis de la monochloramine. Par comparaison, la vitesse de chloration du 3AP a été plus importante d'un facteur 105 à celle de la monochloramination
This work describes the reactivity of chlorine and monochloramine with aminophenols in aqueous solution. Chlorination and monochloramination kinetic rates of aminophenols were investigated, first and final oxidation by-products were identified.Oxidant demands and formation potential of adsorbable organic halides (AOX), chloroform, haloacetic acids (HAA) and halonitriles (HAN) were determined during the chlorination and the monochloramination of aminophenols. The 3-aminochlorophenols and the 2-amino-3H-phenoxazin-3-one (APX) were respectively identified during the monochloramination of 3AP and 2AP.Chlorination of aminophenols in a continuous flow reactor showed that the kinetic rates of 2-aminophenol (2AP) and 3-aminophenol (3AP) have the same order of magnitude at neutral pH. Kinetic modelling of 3AP chlorination indicated that aminophenolate is the most reactive species with chlorine.Monochloramination kinetics of 3AP in a batch reactor showed that the rate of monochloramination decreases when pH increases from 7 to 9 and the neutral form of 3AP is the most reactive with monochloramine. In comparison, chlorination rate of 3AP was estimated to be 105-fold higher than monochloramination rate

Les travaux présentés traitent des cinétiques de décrochement des biofilms bactériens formés au sein des équipements communément utilisé dans les agro-industries. Deux espèces bactériennes Pseudomonas et Bacillus ayant une forte capacité à former des biofilms dont la présence quasi permanente est reportés dans les industries alimentaires (viande, lait, légumes frais...) ont servi de modèles pertinent pour ces travaux. Par ailleurs Bacillus, bactéries potentiellement pathogènes capable de former des spores dont les capacités à adhérer et résister aux environnements chimiques et thermiques défavorables (détergents, traitement de pasteurisation, stérilisation) sont reconnues pour présenter un risque sanitaire majeur pour l'agro-industrie du fait de la contamination des produits alimentaires par l'outil de fabrication lui-même. Deux type d'études ont été effectués sur le nettoyage d'équipements utilisés en industrie agroalimentaire.Une première approche cinétique a été mise en œuvre pour étudier l'élimination de ces biofilms des surfaces au cours du nettoyage. Nous avons cherchés à identifier les rôles respectifs de l'action mécanique via la contrainte pariétale générée par l'écoulement ou chimique via différentes concentrations en NaOH puis la combinaison des deux actions chimiques et mécaniques. Un modèle biphasique a été proposé pour décrire ces cinétiques de nettoyage en pertinence avec deux phases très distinctes que nous interprétons comme l'élimination de deux fractions différentes du biofilm. Un détachement plus ou moins rapide (1 à 5 min) correspondrait à l'élimination de structure tridimensionnelles composées ou non d'exopolymères suivi par un détachement lent des cellules directement en contact avec les surfaces.Dans le cas des biofilms à Bacillus, il existe une fraction du biofilm composée par des spores pouvant représenter près de 90% du biofilm. Cette fraction particulière semble s'éliminer plus rapidement dans la première phase et pas du dans la seconde phase. Les données préliminaires sur biofilms mixtes montrent une résistance accrue de l'ensemble qui se traduit par une plus grande résistance de la partie de biofilm constituée par des cellules à Pseudomonas.La seconde thématique développée traite de la possible récontamination par les sopres de Bacillus décrochées lors du processus de nettoyage.La réadhésion des bactéries à pu être prouvée par le positionnement des tubes dans le circuit de nettoyage, ainsi que par l'utilisation d'un matériel complexe (vanne bidirectionnelle) communément utilisé dans les agro-industries. Ces travaux ont permis d'identifier les conditions présidant à cette récontamination. La conception hygiénique des outils de transformation prend tout son sens ici.

Ce travail de thèse concerne l'étude de l'écologie microbienne d'un atelier de découpe de viande bovine, dans le but de mieux comprendre la persistance bactérienne, c'est-à-dire, la présence répétée d'un même clone bactérien pendant une longue période malgré l'application bien conduite et régulière du nettoyage et de la désinfection (N-D). Des prélèvements par " chiffonnages " multiples de surfaces d'équipements ont été réalisés lors de trois campagnes de prélèvement espacées les unes des autres d'au moins six mois. Les prélèvements ont été réalisés sur un tapis convoyeur en polychlorure de vinyle (PVC) et sur des machines éplucheuses en acier inoxydable avant et après N-D. Nous avons quantifié les cellules totales (les cellules vivantes et les cellules mortes) par PCR quantitative en temps réel (qPCR), les cellules viables par EMA-qPCR, et les UFC (provenant de cellules cultivables) par dénombrement après incubation à 25°C sur gélose tryptone soja. Les résultats montrent qu'avant N-D, les cellules totales (en moyenne 5,6 - exprimé en log10 cellules/cm2 - sur PVC et 4,7 sur acier inoxydable) sont plus nombreuses que les cellules viables (4,5 sur PVC et 4,4 sur acier inoxydable) lesquelles sont plus nombreuses que les UFC (3,8 sur PVC et 2,9 sur acier inoxydable). Le N-D entraîne moins d'une réduction décimale (RD) des populations à l'exception des UFC sur acier inoxydable qui subissent 1,5 RD en moyenne. Ce dernier chiffre s'explique par des forces d'adhésion faibles. L'étude de la diversité des bactéries cultivables montre que sur un total de 51 genres identifiés, 13 seulement sont retrouvés lors des trois campagnes de prélèvements. Les isolats de ces 13 genres représentent 75, 72 et 62% des isolats des campagnes1, 2 et 3 respectivement. Parmi ces isolats, les plus fréquents sont (par ordre décroissant du nombre d'isolats) : Pseudomonas, Staphylococcus, Microbacterium, Acinetobacter, Chryseobacterium, Psychrobacter et Kocuria. Le génotypage d'isolats de 3 genres majoritaires (Staphylococcus, Pseudomonas et Acinetobacter) montre qu'une seule souche, Staphylococcus equorum, est sans aucun doute persistante. L'ensemble de ces observations montrent que l'écosystème varie d'une campagne à une autre. Ces modifications de la diversité bactérienne reflèteraient les modifications de flores des viandes traitées dans l'atelier, qui ont des origines multiples. En outre, il apparaît que, contrairement à ce qui est généralement admis, les bactéries à coloration de Gram négative cultivables sont plus facilement inactivées par le N-D que les bactéries à coloration de Gram positive. L'étude de l'écosystème par PCR-DGGE a permis d'identifier sept genres bactériens et montre que les espèces dominantes sont toutes sous forme vivante, autrement dit, aucune des espèces dominantes n'a été détectée uniquement sous forme de cellules mortes. Sur les sept genres identifiés six sont des Gram - dont majoritairement les genres Acinetobacter, Pseudomonas et Psychrobacter. Cette dominance montre que le N-D permet une forte perte de cultivabilité des bactéries Gram - mais qu'une grande partie n'est pas détachée. La dominance des bactéries Gram - observée par PCR-DGGE masque les staphylocoques qui ne sont pas détectés alors qu'ils sont majoritaires parmi la flore cultivable. Seul un genre bactérien, Propionibacterium, est identifié par PCR-DGGE uniquement mais il n'est trouvé qu'à une seule campagne et uniquement sur l'acier inoxydable avant N-D. En conclusion, l'avancée majeure de ce travail est la mise en évidence qu'une proportion importante de bactéries survit après les opérations très poussées de N-D mais pour une période transitoire.

Cette thèse a comme objectif d’estimer la variabilité régionale présente et future des trihalométhanes (THM) dans les systèmes d’approvisionnement en eau potable (SAEP) desservis en eau de surface à l’aide de modèles multiniveau. La variabilité régionale des THM a été étudiée à l’aide d’une importante base de données développée dans le cadre de cette thèse et concernant les résultats réglementaires de la qualité de l’eau potable, les infrastructures de traitement, la qualité de l’eau de surface et plusieurs paramètres spatio-temporels pouvant influencer la qualité de la source d’eau (Chapitre 2). Les modèles de régression multiniveaux permettent de considérer la structure hiérarchique des données et ainsi d’étudier la variabilité des échantillons de THM tout en contrôlant pour le regroupement des concentrations de THM entre les SAEP et entre les divisions écologiques du territoire. Dans un premier temps, des modèles de régression linéaire multiniveaux ont été développés pour estimer la variabilité régionale et temporelle d’un indicateur des précurseurs des THM, soit le carbone organique dissous (COD) (Chapitre 3). En utilisant les connaissances acquises lors de cette étude et à l’aide de modèles de régression logistique multiniveaux, nous avons ensuite développé un modèle permettant d’estimer la variabilité régionale de la probabilité que les concentrations de THM dans l’eau potable dépassent un seuil spécifique (Chapitre 4). Ce modèle de régression fut ensuite utilisé afin d’estimer l’impact possible des changements climatiques sur la variabilité régionale future de la probabilité que les concentrations de THM dans l’eau potable dépassent ce même seuil (Chapitre 5). Les modèles de régression multiniveaux ont été très peu utilisés dans le domaine de la modélisation de la qualité de l’eau potable. Or, les résultats de cette thèse ont démontré qu’ils s’avèrent un outil très efficace pour considérer la hiérarchie naturelle des variables permettant de modéliser la qualité de l’eau potable à l’échelle régionale. La base de données développée et l’exploration méthodologique des modèles de régression multiniveaux effectuée dans les différents chapitres de cette thèse offrent une plateforme unique pour les futures études de modélisation concernant la variabilité régionale de la qualité de l’eau potable. Mots clés : eau potable, eau de surface, modèle de régression multiniveau, cadre écologique du territoire, trihalométhanes, sous-produits de la désinfection, carbone organique dissous, changements climatiques
The objective of this thesis is to estimate the present and the future regional variability of trihalomethane (THM) occurrence in drinking water utilities (DWUs) supplied by surface water using multilevel models. The regional variability of THMs was investigated using a large database developed as part of this thesis that takes into account information about regulatory drinking water quality analyses, treatment infrastructures, surface water quality, and many other spatiotemporal parameters that may influence source water quality (Chapter 2). The multilevel models allow for the consideration of the hierarchical structure of the data and the study of variability among THM samples, while controlling for the grouping of THM concentrations within DWUs and at the regional level. At first, multilevel linear regression models were developed to estimate the regional and temporal variability of an indicator of THM precursors (i.e., dissolved organic carbon – DOC) (Chapter 3). Then, using the knowledge acquired in this study and based on multilevel logistic regression models, we developed a model which allows us to estimate the regional variability in the probability of THM concentrations exceeding a specific threshold in drinking water (Chapter 4). Then, this model was used to estimate the possible impact of climate change on the future regional variability in the probability of THM concentrations exceeding the threshold (Chapter 5). Multilevel models have only rarely been used in the field of drinking water quality modelling. And yet results from this thesis demonstrate that they are quite useful in considering the natural hierarchy of variables allowing for the modelling of drinking water quality on a regional basis. The database we developed and the methodological exploration of multilevel regression models that is carried out through the chapters of this thesis offer a useful framework for future modelling studies which examine the regional variability of drinking water quality. Keywords: drinking water, surface water, multilevel regression models, regional ecological framework, trihalomethanes, disinfection by-products, dissolved organic carbon, climate change

Les matières organiques naturelles (MON) présentes dans les ressources en eau est une problématique majeure dans les filières de production d’eau potable. Cette problématique liée à la présence et à l'augmentation continue des teneurs en carbone organique, en particulier dans les eaux de surface, et son impact sur les filières de potabilisation, a donné naissance au projet DOC2C’s dans le but d'étudier et de proposer des moyens durables pour réduire la MON. L'objectif de cette étude était de fournir une technique innovante pour la caractérisation de la MON et de ses complexes avec les métaux traces. Cette étude a été réalisée en utilisant plusieurs techniques comme la chromatographie d'exclusion stérique (HPSEC) couplée à des détecteurs spectraux (UV et Fluorescence) et à un détecteur élémentaire (ICP-MS). Les méthodes développées ont été appliquée sur des pilotes de traitement et à grande échelle, dans les usines de potabilisation, pour suivre l'évolution de la MON pendant le traitement et la formation potentielle de sous-produit de désinfection (SPD). La substance humique de la MON, dont on connait hydrophobicité, contribué plus à la formation de SPD, tandis que les fractions légères et les plus hydrophiles y contribuent moins. Nous avons montré l'efficacité d’élimination de la MON sur des filières de traitement à l’échelle pilote, ainsi le processus de coagulation permet d’éliminer presque tous les biopolymères, 38 % des substances humiques et 17 % des substances à faible poids moléculaire. Les résines échangeuses d'ions en suspension a éliminent 75 % des substances humiques, 70 % des building blocks, 78 % des acides de faible poids moléculaire et 81 % des neutres de faible poids moléculaire, tandis que l'ultrafiltration sur membranes céramiques semble n'avoir eu qu'un faible impact sur les biopolymères. Les résultats obtenus à l'aide des détecteurs spectraux ont été comparés à ceux d'un détecteur de carbone (LC-OCD). Il a été démontré que la composition de la fraction de biopolymère ressemblait à des protéines, responsables de sa fluorescence semblable à celle du tryptophane. Les propriétés de complexation des différentes fractions de la MON ont également été étudiées après séparation par taille. Le détecteur élémentaire (ICP-MS) a permis de mettre en évidence les fractions préférentielles pour les métaux. Par exemple, alors que le Cu se complexe avec toutes les fractions de la MON, le Zn et le Pb préféraient se complexer avec le building blocks. La compétition entre des métaux traces et différentes fractions de la MON a également été observées. Une méthode quantitative innovante a également été mise au point avec un étalonnant la SEC-ICP-MS en utilisant l'EDTA comme ligand et validée à l’aide des étalons IHSS de matière organique (SRHA, SRFA) pour les ligands et les solutions étalons de Cu, Mn et Zn
Natural organic matter (NOM), present in waters poses severe challenges to all stages of drinking water treatment. A disturbing phenomenon is the rapid changes in the quantity and quality of NOM observed recently, which necessitates the adaptation of drinking water treatment processes. This worrying trend gave birth to the Interreg DOC2C's Project which sought to investigate the possibility of improved NOM removal from surface waters through innovative, knowledge and research based methods. The goal of this study was to provide an innovative technique for the characterization of NOM and its complexes with trace metals. This study was performed with the help of a size exclusion chromatography (HPSEC) coupled with spectral detectors (UV and Fluorescence) and an elementary detector (ICP-MS). The developed methodology was applied to both pilot and full-scale drinking water treatment plants to monitor the evolution of NOM during treatment and the potential formation of disinfection by products (DBPs). The humic substance fraction of NOM which is known to be more hydrophobic contributed most to DBP formation while the LMW and hydrophilic fractions contributed least. After humic substance removal, the decrease in DBP formation was related to the removal of building blocks. In quantifying NOM removal efficiency of pilot water treatment plant, coagulation process removes almost all biopolymers, 38% of humic substances and 17% of low molecular weight (LMW) substances, with little impact on building blocks. Suspended ion exchange resin eliminates 75% of humic substances, 70% of building blocks, 78% of LMW acids and 81% of LMW neutrals, while ultrafiltration on ceramic membranes seems to have had only a small impact on biopolymers. The results obtained from the spectral detectors were compared with that of a carbon detector (LC-OCD). The composition of the biopolymer fraction was shown to be made up for protein-like components responsible for its tryptophan-like fluorescence. The complexing properties of the different fractions of NOM was also studied after separation by size. The elemental detector helped in demonstrating the preferred fraction(s) for metal complexation. For instance, whereas Cu complexed with all NOM fractions, Zn and Pb preferred to be complexed with the building blocks. Complexation and competition of the trace metals at different NOM fractions were also observed. An innovative quantitative method was also developed by calibrating the LC-ICP-MS with EDTA and the method confirmed using organic matter standards (SRHA, SRFA) for the ligands and Cu, Mn and Zn standard solutions

Les matières organiques naturelles (MON) présentes dans les ressources en eau est une problématique majeure dans les filières de production d’eau potable. Cette problématique liée à la présence et à l'augmentation continue des teneurs en carbone organique, en particulier dans les eaux de surface, et son impact sur les filières de potabilisation, a donné naissance au projet DOC2C’s dans le but d'étudier et de proposer des moyens durables pour réduire la MON. L'objectif de cette étude était de fournir une technique innovante pour la caractérisation de la MON et de ses complexes avec les métaux traces. Cette étude a été réalisée en utilisant plusieurs techniques comme la chromatographie d'exclusion stérique (HPSEC) couplée à des détecteurs spectraux (UV et Fluorescence) et à un détecteur élémentaire (ICP-MS). Les méthodes développées ont été appliquée sur des pilotes de traitement et à grande échelle, dans les usines de potabilisation, pour suivre l'évolution de la MON pendant le traitement et la formation potentielle de sous-produit de désinfection (SPD). La substance humique de la MON, dont on connait hydrophobicité, contribué plus à la formation de SPD, tandis que les fractions légères et les plus hydrophiles y contribuent moins. Nous avons montré l'efficacité d’élimination de la MON sur des filières de traitement à l’échelle pilote, ainsi le processus de coagulation permet d’éliminer presque tous les biopolymères, 38 % des substances humiques et 17 % des substances à faible poids moléculaire. Les résines échangeuses d'ions en suspension a éliminent 75 % des substances humiques, 70 % des building blocks, 78 % des acides de faible poids moléculaire et 81 % des neutres de faible poids moléculaire, tandis que l'ultrafiltration sur membranes céramiques semble n'avoir eu qu'un faible impact sur les biopolymères. Les résultats obtenus à l'aide des détecteurs spectraux ont été comparés à ceux d'un détecteur de carbone (LC-OCD). Il a été démontré que la composition de la fraction de biopolymère ressemblait à des protéines, responsables de sa fluorescence semblable à celle du tryptophane. Les propriétés de complexation des différentes fractions de la MON ont également été étudiées après séparation par taille. Le détecteur élémentaire (ICP-MS) a permis de mettre en évidence les fractions préférentielles pour les métaux. Par exemple, alors que le Cu se complexe avec toutes les fractions de la MON, le Zn et le Pb préféraient se complexer avec le building blocks. La compétition entre des métaux traces et différentes fractions de la MON a également été observées. Une méthode quantitative innovante a également été mise au point avec un étalonnant la SEC-ICP-MS en utilisant l'EDTA comme ligand et validée à l’aide des étalons IHSS de matière organique (SRHA, SRFA) pour les ligands et les solutions étalons de Cu, Mn et Zn
Natural organic matter (NOM), present in waters poses severe challenges to all stages of drinking water treatment. A disturbing phenomenon is the rapid changes in the quantity and quality of NOM observed recently, which necessitates the adaptation of drinking water treatment processes. This worrying trend gave birth to the Interreg DOC2C's Project which sought to investigate the possibility of improved NOM removal from surface waters through innovative, knowledge and research based methods. The goal of this study was to provide an innovative technique for the characterization of NOM and its complexes with trace metals. This study was performed with the help of a size exclusion chromatography (HPSEC) coupled with spectral detectors (UV and Fluorescence) and an elementary detector (ICP-MS). The developed methodology was applied to both pilot and full-scale drinking water treatment plants to monitor the evolution of NOM during treatment and the potential formation of disinfection by products (DBPs). The humic substance fraction of NOM which is known to be more hydrophobic contributed most to DBP formation while the LMW and hydrophilic fractions contributed least. After humic substance removal, the decrease in DBP formation was related to the removal of building blocks. In quantifying NOM removal efficiency of pilot water treatment plant, coagulation process removes almost all biopolymers, 38% of humic substances and 17% of low molecular weight (LMW) substances, with little impact on building blocks. Suspended ion exchange resin eliminates 75% of humic substances, 70% of building blocks, 78% of LMW acids and 81% of LMW neutrals, while ultrafiltration on ceramic membranes seems to have had only a small impact on biopolymers. The results obtained from the spectral detectors were compared with that of a carbon detector (LC-OCD). The composition of the biopolymer fraction was shown to be made up for protein-like components responsible for its tryptophan-like fluorescence. The complexing properties of the different fractions of NOM was also studied after separation by size. The elemental detector helped in demonstrating the preferred fraction(s) for metal complexation. For instance, whereas Cu complexed with all NOM fractions, Zn and Pb preferred to be complexed with the building blocks. Complexation and competition of the trace metals at different NOM fractions were also observed. An innovative quantitative method was also developed by calibrating the LC-ICP-MS with EDTA and the method confirmed using organic matter standards (SRHA, SRFA) for the ligands and Cu, Mn and Zn standard solutions

La désinfection de l’eau de consommation et des piscines induit la formation de sous-produits (SPD) potentiellement nocifs pour la santé, parmi lesquels les trihalométhanes (THM), les acides haloacétiques (HAA) et les chloramines (CAM). La difficulté d’estimer l’exposition humaine à ces SPD empêche de cerner précisément les risques sanitaires possiblement associés (i.e., cancérigènes, reprotoxiques, irritatifs). Nos travaux s’articulent autour d’une méthodologie consistant à intégrer des données d’occurrence environnementales à des modèles toxicocinétiques à base physiologique (TCBP) pour améliorer les mesures de l’exposition aux SPD. Cette approche multidisciplinaire veut prendre en compte de manière aussi appropriée que possible les deux composantes majeures des variations de cette exposition : les variations spatio-temporelles des niveaux de contamination environnementale et l’impact des différences inter- et intra-individuelles sur les niveaux biologiques. Cette thèse, organisée en deux volets qui explorent chacun successivement des aspects environnemental et biologique de la problématique, vise à contribuer au développement de cette stratégie innovante d’estimation de l’exposition et, plus généralement, à des meilleures pratiques en la matière. Le premier volet de la thèse s’intéresse à l’exposition en milieu domestique (i.e., résultant de l’utilisation de l’eau potable au domicile) et est consacré au cas complexe des THM, les plus abondants et volatils des SPD, absorbables par ingestion mais aussi par inhalation et voie percutanée. Les articles I et II, constitutifs de ce volet, documentent spécifiquement la question des variations inter- et intra- journalières de présence des SPD en réseau et de leurs impacts sur les estimateurs de l’exposition biologique. Ils décrivent l’amplitude et la diversité des variations à court terme des niveaux environnementaux, présentent les difficultés à proposer une façon systématique et « épidémiologiquement » pratique de les modéliser et proposent, de manière originale, une évaluation des mésestimations, somme toute modestes, des mesures biologiques de l’exposition résultant de leurs non-prise en compte. Le deuxième volet de la thèse se penche sur l’exposition aux SPD en piscine, d’un intérêt grandissant au niveau international, et se restreint au cas jugé prioritaire des piscines publiques intérieures. Ce volet envisage, pour quantifier l’exposition dans ce contexte particulier, l’extension de l’approche méthodologique préconisée, élaborée originellement pour application dans un contexte domestique : d’abord, à travers une analyse approfondie des variations des niveaux de contamination (eau, air) des SPD en piscine en vue de les modéliser (article III); puis en examinant, dans le cas particulier du chloroforme, le THM le plus abondant, la possibilité d’utiliser la modélisation TCBP pour simuler des expositions en piscine (article IV). Les résultats mettent notamment en évidence la difficulté d’appréhender précisément la contamination environnementale autrement que par un échantillonnage in situ tandis que la modélisation TCBP apparait, sur le plan toxicologique, comme l’outil le plus pertinent à ce jour, notamment au regard des autres approches existantes, mais qu’il convient d’améliorer pour mieux prédire les niveaux d’exposition biologique. Finalement, ces travaux illustrent la pertinence et la nécessité d’une approche multidisciplinaire et intégratrice et suggère, sur cette base, les pistes à explorer en priorité pour mieux évaluer l’exposition aux SPD et, in fine, cerner véritablement les risques sanitaires qui en résultent.
Disinfection of drinking and swimming pool waters disinfection is unavoidable but induces the formation of by-products (DBPs), such as trihalomethanes (THMs), haloacetic acids (HAAs) and chloramines (CAMs), that could be harmful to human health. The still challenging DBP exposure assessment prevent their suspected adverse effects (i.e., cancers, adverse pregnancy outcomes, irritations) to be clearly established. A methodology has been conceptualized which consists of integrating environmental occurrence data with physiologically based toxicokinetic (PBTK) modeling to improve DBP exposure assessment. It was designed to allow both spatial and temporal variations of the environmental contamination and the biological impacts of between- and within- individual differences to be accounted for. This thesis comprised of two parts. Each one investigates successively both environmental and biological aspects. The objective is to contribute to the development of an innovative integrated strategy and to the definition of best practices for DBP exposure assessment. The first part of the thesis, comprising papers I and II, focuses on household exposure (i.e., resulting from drinking water use at home) and on THMs, the most abundant and volatile DBPs that can be absorbed not only by ingestion but also by inhalation and dermal absorption. These two papers investigate particularly the short-term (day-to-day and within-day) variations of THM levels in the drinking water and then their impact on the internal exposure indicators. They described the amplitudes and the diversity of the environmental variations, failed to model them in a systematic and practical way for epidemiological purposes but assessed, for the first time, their impacts on the predicted biological levels which appeared quite low. The second part concerns the exposure to DBPs in swimming pool which is of a growing international interest. Only the allegedly worrying case of public indoor swimming pool was regarded. This section focuses on the feasibility of using the previously mentioned approach, which was first designed for dealing with household exposure, for DBP exposure assessment in swimming pools. First, Paper III investigated the occurrence and spatial and temporal variations of DBPs in both water and air of swimming pools to model them. Focusing on chloroform, the most abundant THM, Paper IV examined the ability and reliability of PBTK modeling to simulate various swimming pool exposure events and predict the resulting biological levels in individuals. The results show, among other things, the difficulty of explaining precisely the environmental contamination and point out the necessity to carry out a minimal in situ sampling to monitor the environmental levels of DBPs. Compared to other approaches, PBTK modeling is a powerful but still to be improved tool for predicting swimming pool exposure. Eventually, these works underline the relevance and the necessity of a multidisciplinary and integrating approach for better estimating exposure to DBPs and therefore health risks. Further issues that should be addressed are recommended.

INTRODUCTION: Les gouttières thermoplastiques orthodontiques doivent souvent être retirées par les patients avant de consommer des aliments ou des liquides autres que l’eau. Cette précaution évite notamment des changements de couleur au niveau du matériau les constituant. Des études antérieures ont concentré leurs recherches sur des changements de coloration chez des marques limitées d’aligneurs thermoplastiques en excluant certaines marques américaines populaires. OBJECTIFS: L’objectif principal de cette étude vise à évaluer la résistance au changement de teinte du polymère formant trois différentes marques d’aligneurs américaines. Un but secondaire est de comparer le pouvoir de retrait de taches de deux produits nettoyants conçus pour ces appareils amovibles. Un but tertiaire est d’évaluer le type de polymère qui constitue les surfaces interne et externe de chaque marque étudiée de gouttières. MATÉRIELS ET MÉTHODES : Les gouttières ont été exposées à l’un des divers liquides colorants de l’alimentation courante (thé, café, vin rouge et cola) ou à une solution de contrôle formée d’un gel de remplacement salivaire Biotène® Oral Balance. Les trois marques évaluées étaient Invisalign®, ClearCorrect® et Minor Tooth Movement®. Après leur immersion de douze heures ou de sept jours, les mêmes gouttières étaient nettoyées pendant quinze minutes avec soit les cristaux Invisalign®, soit le bain Cordless Sonic Cleaner combiné avec un comprimé Retainer Brite®. Les données de colorimétrie étaient obtenues à l’aide d’un numériseur calibré et du logiciel Adobe Photoshop® en utilisant l’espace chromatique CIELAB pour comparer les changements de coloration (E) entre les divers moments à l’étude. Les paramètres L*, a*, b* étaient mesurés au temps initial (T0), après douze heures d’immersion (T1), après sept heures d’exposition (T2) et après nettoyage (T3). Les deltas E étaient ensuite convertis en unités du National Bureau of Standards (NBS) pour faciliter l’interprétation clinique des données. Selon la section, les analyses statistiques employées (test de Levene, ANOVA, méthode de Brunner-Langer, test de Tukey ou test-t) permettaient d’évaluer les interactions entre les trois marques entre elles ou entre les marques et les nettoyeurs. Une valeur de p < 0,05 était considérée statistiquement significative. RÉSULTATS ET DISCUSSION: Les résultats suggèrent qu’une exposition de douze heures au café pour les aligneurs Invisalign® engendre un changement de couleur statistiquement significatif par rapport aux deux autres marques. Il en est de même pour une durée identique d’immersion dans le vin rouge ; les coquilles Invisalign® présentent un changement de teinte statistiquement significatif par rapport à ses compétiteurs. Après sept jours d’exposition au café ou au vin rouge, les coquilles de la marque Invisalign® ont aussi des changements de coloration statistiquement significatifs par rapport aux deux autres marques, mais plus prononcés qu’après douze heures. Le thé noir engendre des changements de couleur importants au niveau clinique chez les trois marques après sept jours d’exposition sous forme de taches extrinsèques. Les deux méthodes de nettoyage étudiées présentent un potentiel clinique de retrait de taches accru pour celles extrinsèques du thé noir par rapport aux taches intrinsèques des autres solutions étudiées. Les résultats par spectrophotométrie à lumière infrarouge démontrent des spectres similaires pour les surfaces interne et externe de chaque marque. Or, ce n’est pas le même polymère qui est employé par chaque compagnie. Des spectres ATR-FTIR d’un matériau à base de polyuréthane sont observés pour les marques Invisalign® et ClearCorrect®. Des spectres ATR-FTIR de matériau à base de polyéthylène téréphtalate glycolisé sont plutôt représentatifs de la marque Minor Tooth Movement®. CONCLUSION: Les aligneurs de la compagnie Invisalign® sont plus susceptibles de souffrir de pigmentation par le café et le vin rouge que les deux autres marques qui ont présenté une stabilité accrue de leur coloration au contact de ces solutions. Le thé a engendré des changements de couleur extrinsèques importants chez les trois marques étudiées.
INTRODUCTION: Manufacturers of orthodontic aligners suggest that users take off removable appliances every time they consume solid foods or any drink (except water). This is to avoid a color change within the clear thermoplastic material of which they are made. Prior studies have focused on a limited set of aligners, excluding some popular American brands on the market. OBJECTIVES: The main objective of this study is to evaluate the stain resistance of the polymer forming three different American aligner brands. A secondary aim is to evaluate the stain-removal potential of two cleaning techniques for these devices. A tertiary goal is to determine the type of polymer forming the internal and external surfaces of the studied brands of aligners. MATERIALS AND METHODS: The removable appliances were exposed to different staining agents common in a regular diet (coffee, red wine, black tea and cola) or to a control solution made of a Biotene® Oral Balance saliva replacement gel. The three brands evaluated were Invisalign®, ClearCorrect® and Minor Tooth Movement®. Following exposure, the same aligners were cleaned during fifteen minutes with either the Invisalign® cleaning crystals or the Cordless Sonic Cleaner combined with a Retainer Brite® tablet. Colorimetry data was acquired via a calibrated scanner and the Adobe Photoshop® software, using a CIELAB color space approach to compare color changes (E) in aligners exposed to various media. The CIE color parameters (L*, a*, b*) of each specimen were measured before immersion (T0), after a twelve-hour exposure (T1), after a seven-day exposure (T2) and after cleaning (T3). Those color differences were then converted into National Bureau of Standards (NBS) units to facilitate the clinical interpretation. Statistics methods (Levene’s test, ANOVA, Brunner-Langer model, Tukey’s range test and t-test) were used to identify interactions between the brands themselves or between the brands and the cleaning methods. A p value < 0.05 was considered statistically significant. RESULTS AND DISCUSSION: This study suggests that an exposure of twelve hours to instant coffee affects significantly the color of the Invisalign® aligners compared to the two other brands. A twelve-hour immersion into red wine also causes a statistically significant color change for the Invisalign® devices compared to their competitors. After seven days of exposure, a more conspicuous intrinsic color change is observed in the Invisalign® aligners exposed to instant coffee and red wine. In both media, the results are statistically significant for the Invisalign® appliances compared to the ClearCorrect® and the Minor Tooth Movement® aligners. The black tea creates an important extrinsic color change in the three brands after seven days. While normal exposure conditions would not typically consist of 12 h to 7 days of continuous exposure, these data indicate that repeated, cumulative exposure may be problematic. The two cleaning methods tend to show a better efficacy in removing extrinsic stains from black tea compared to intrinsic stains of other substrates. The infrared spectrophotometry confirms that the internal and external surfaces of each studied brand of aligners were made of the same polymer. ATR FTIR spectra of polyurethane-based material are observed for the Invisalign® and the ClearCorrect® devices. However, for the Minor Tooth Movement® aligners, the ATR FTIR analysis shows that the appliances are a polyethylene glycol terephthalate polyester. CONCLUSION: The Invisalign® aligners were more prone to pigmentation from coffee and red wine than the ClearCorrect® or the Minor Tooth Movement® devices. Black tea caused important extrinsic stains on the surface of the three tested brands.