CARACTERISATION DE L'EXPOSITION A LEGIONELLA AEROPORTEE: ASPECTS METROLOGIQUES ET ApPROCHE EPIDEMIOLOGIQUE DU RISQUE DE FIEVRE DE PONTIAC - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

CHARACTERIZATION OF EXPOSURE TO AIRBORNE LEGIONELLA: METROLOGICAL ASPECTS AND EPIDEMIOLOGICAL APPROACH TO PONTIAC FEVER RISK

CARACTERISATION DE L'EXPOSITION A LEGIONELLA AEROPORTEE: ASPECTS METROLOGIQUES ET ApPROCHE EPIDEMIOLOGIQUE DU RISQUE DE FIEVRE DE PONTIAC

Magali Deloge-Abarkan
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 756612
  • IdRef : 127477004

Résumé

Legionella risk management is a major concern for health authorities and reducing this risk is a priority in the 2004 law on public health policy. This bacterium can be responsible for two diseases: Pontiac fever and Legionnaires' disease. Aquatic habitats are the natural reservoir of Legionella and despite increasingly stringent regulations concerning its presence in water, the risk remains. Aerosol is the contamination route of the bacteria, but it is not yet taken into consideration in the management of this bacterial risk. However, urbanization and technological progress have given this bacterium the opportunity to develop in artificial water installations (cooling towers, hot water networks, air conditioning systems) and to be disseminated in the form of aerosols, then inhaled. However, to date, there is no known relationship between the content of legionella in water and that in aerosol, nor is there an established dose-effect relationship on humans. In this context, this research work concerns the exposure to Legionella bacteria present in contaminated hot water aerosols, and aims at quantifying the risk of infection with this bacterium in a sensitive population. It focuses on the mild form of Legionella infection, Pontiac fever. The exposure model chosen is that of elderly people living in retirement homes in the Lorraine region; and the exposure route is the aerosol generated during showering. This research combines aspects of environmental biology with epidemiological aspects. It implements innovative exposure characterization tools, both in terms of aerosol collection and measurement of aerosolized Legionella. The exposure of 828 elderly volunteers was taken into account both from ecological data (Legionella concentrations in water and air) and from individual characteristics (frequency of showering, age, sex, smoking, medical history, ...), collected daily during a four-month follow-up in each of the 34 volunteer retirement homes in the Lorraine region. The analysis of the occurrence of Legionella in the hot shower water showed that only one fifth of the nursing homes had cultivable Legionella (CFU) and more than half had hybridized Legionella (FISH method). Based on a critical point analysis grid, the network diagnosis made it possible to determine criticality scores for the risk of Legionella presence in the water systems. Thus, it turned out that this analysis grid based on the network diagnosis is relevant to predict the risk of presence of cultivable Legionella. Indeed, the observation of risk factors on the hot water distribution network and the points of use increases the risk of presence of Legionella in hot water. Bioaerosol collection was performed at the same shower points and showed, by liquid impaction, that 29% of the samples contained airborne Legionella (FISH method) while no cultivable airborne Legionella was detected. For all aerosol samples positive for Legionella, this bacterium was also detected in hot water from the same shower point with a 6.8 times higher risk (95% C.I. = 2.6 - 47.1) of detecting Legionella in the aerosol when the concentration in the hot water is higher than 10e5 Legionella-FISH.L-1. One of the strengths of this work was to propose an operational definition of Pontiac fever based on the epidemiological study of the elderly. This allowed us to diagnose 30 cases of Pontiac fever developed by 29 elderly people, from 16 nursing homes, corresponding to an incidence density of 0.11 cases/person.year (95% C.I.: 0.07-0.15). Analysis of health history and case characteristics showed that only the presence of cognitive impairment and the use of corticosteroid therapy (O.R. = 4.0; 95% C.I.: 1.1 - 14.9) were factors associated with Pontiac fever as well as Legionella exposure levels, defined according to several exposure assumption: -> 10e4 Legionella-UFC.L-1 water: risk factor of 2.5 (95% CI: 0.9 - 7.4) ; -> 10e5 Legionella-FISH.L-1 water: risk factor of 2.3 (95% C.I.: 1.1 - 5.1), with a dose-response relationship demonstrated between Legionella concentrations measured by FISH in water and the probability of Pontiac fever occurrence. -> 10e3 Legionella-FISH.L-1 air: risk factor of 1.6 (95% CI: 0.8 - 3.5). Considering only cases exposed to aerosols contaminated with at least 10e3 Legionella-FISH.L-1 air, the risk of developing Pontiac fever is greater than 30; a higher risk factor than that obtained for concentrations in hot water with the same technique, FISH (O.R. = 2.3; 95% C.I.: 1.1 - 5.1). In view of our results, the threshold set by the French regulation, 10e3 Legionella-UFC.L-1 water, seems to be protective for the general population in the face of the epidemic risk of Pontiac fever and even constitutes a real margin of safety against possible Legionnaires' disease. Moreover, the exposure route -aerosol-, which has the greatest impact on the risk of Pontiac fever, should be given priority in future work on the risk of Pontiac fever or any other Legionella-related infection.
La gestion du risque lié à Legionella est une préoccupation importante des autorités sanitaires et la réduction de ce risque est inscrite au rang des priorités dans la loi relative à la politique de santé publique de 2004. Cette bactérie peut être responsable de deux pathologies : la fièvre de Pontiac et la maladie du Légionnaire. Les habitats aquatiques sont le réservoir naturel de Legionella et malgré une réglementation de plus en plus contraignante concernant sa présence dans l’eau, le risque demeure d’actualité. L’aérosol est la voie de contamination de la bactérie, mais il n’est pas encore pris en considération dans la gestion de ce risque bactérien. Pourtant, l’urbanisation et les progrès technologiques ont donné à cette bactérie la possibilité de se développer dans des installations hydriques artificielles (tours aéroréfrigérantes, réseaux d’eau chaude, systèmes de climatisation) et d’être diffusée sous forme d’aérosols, puis inhalée. Or, à ce jour, il n’existe pas de relation connue entre la teneur en légionelles dans l’eau et celle dans l’aérosol, ni de relation dose-effet sur l'Homme établie. Dans ce contexte, ce travail de recherche concerne l’exposition à la bactérie Legionella présente dans des aérosols d’eaux chaudes contaminées, et vise à quantifier le risque d'infection à cette bactérie dans une population sensible. Il s’intéresse à la forme bénigne de l’infection à Legionella, la fièvre de Pontiac. Le modèle d’exposition choisi est celui de personnes âgées vivant en maisons de retraite dans la région Lorraine ; et la voie d'exposition est l'aérosol généré lors de la prise de douche. Cette recherche associe des aspects de biologie environnementale à des aspects épidémiologiques. Elle met en œuvre des outils innovants de caractérisation des expositions, à la fois en termes de collecte d'aérosol et de mesure des légionelles aérosolisées. L'exposition des 828 personnes âgées volontaires a été prise en compte à la fois à partir de données écologiques (concentrations de Legionella dans l’eau et dans l’air) et de caractéristiques individuelles (fréquence de la prise de douche, âge, sexe, tabagisme, antécédents médicaux, …), recueillie quotidiennement au cours d’un suivi de quatre mois dans chacune des 34 maisons de retraite volontaires de la région lorraine. L’analyse de l’occurrence de Legionella dans les eaux chaudes de douches a montré que seulement un cinquième des maisons de retraite présentait des Legionella cultivables (UFC) et plus de la moitié des Legionella hybridées (méthode FISH). A partir d’une grille d’analyse des points critiques, le diagnostic réseau a permis de déterminer des scores de criticité de risque de présence de Legionella dans les réseaux d’eau. Ainsi, il s’est avéré que cette grille d’analyse basée sur le diagnostic réseau est pertinente pour prédire le risque de présence de Legionella cultivables. En effet, l’observation de facteurs de risque sur le réseau de distribution d’eau chaude et les points d’usage augmente le risque de présence de légionelles dans les eaux chaudes. La collecte de bioaérosols a été réalisée aux mêmes points de douche et a montré, par impaction en milieu liquide, que 29% des échantillons contenaient Legionella aéroportée (méthode FISH) alors qu’aucune Legionella aéroportée cultivable n’a été détectée. Pour tous les prélèvements d’aérosols positifs en Legionella, cette bactérie a été aussi détectée dans les eaux chaudes du même point de douche avec un risque 6,8 fois plus élevé (I.C. à 95% = 2,6 - 47,1) de détecter Legionella dans l'aérosol quand la concentration dans l'eau chaude est supérieure à 10e5 Legionella-FISH.L-1. Un des points forts de ce travail a été de proposer, à partir de l’étude épidémiologique sur les personnes âgées, une définition opérationnelle de la fièvre de Pontiac. Ceci nous a permis de diagnostiquer 30 cas de fièvre de Pontiac développés par 29 personnes âgées, de 16 maisons de retraite, correspondant à une densité d’incidence de 0,11 cas/personne.an (I.C. à 95% : 0,07-0,15). L’analyse des antécédents de santé et des caractéristiques des cas a montré que seules la présence de troubles cognitifs et la prise de corticothérapie (O.R. = 4,0 ; I.C. à 95% : 1,1 - 14,9) sont des facteurs associés à la fièvre de Pontiac ainsi que les niveaux d’exposition à Legionella, définis selon plusieurs hypothèses d’exposition : •> 104 Legionella-UFC.L-1 eau : facteur de risque de 2,5 (I.C. à 95% : 0,9 - 7,4) ; •> 105 Legionella-FISH.L-1 eau : facteur de risque de 2,3 (I.C. à 95% : 1,1 - 5,1), avec une relation dose-effet mise en évidence entre les concentrations de Legionella mesurées par FISH dans l’eau et la probabilité de survenue de la fièvre de Pontiac. •> 103 Legionella-FISH.L-1 air : facteur de risque de 1,6 (I.C. à 95% : 0,8 - 3,5). En ne considérant que les cas exposés à des aérosols contaminés par au minimum 103 Legionella-FISH.L-1 air, le risque de développer une fièvre de Pontiac est supérieur à 30 ; facteur de risque plus élevé que celui obtenu pour des concentrations dans l’eau chaude avec la même technique, FISH (O.R. = 2,3 ; I.C. à 95% : 1,1 - 5,1). Au regard de nos résultats, le seuil fixé par la réglementation française, 103 Legionella-UFC.L-1 eau, semble protecteur pour la population générale face au risque épidémique de fièvre de Pontiac et constitue même une réelle marge de sécurité à d’éventuelles maladies du Légionnaire. De plus, la voie d’exposition -aérosol-, qui pèse le plus sur le risque de fièvre de Pontiac, doit donc être privilégier dans des travaux ultérieurs sur le risque de fièvre de Pontiac ou tout autre infection liée à Legionella.
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Citer

Magali Deloge-Abarkan. CARACTERISATION DE L'EXPOSITION A LEGIONELLA AEROPORTEE: ASPECTS METROLOGIQUES ET ApPROCHE EPIDEMIOLOGIQUE DU RISQUE DE FIEVRE DE PONTIAC. Santé. Université de Nancy 1, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03723193⟩
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