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Causes principales de circulation des particules dans l'air

Chasse d’eau et diffusion des pathogènes

Particules dans l'air au-dessus de WC à l'abattant relevé

C’est en 1907 qu’a été démontré pour la première fois le risque de transmission aérienne des maladies à partir des toilettes, y compris d’un bâtiment à l’autre à travers le réseau d’égouts. Au cours d’une expérience menée dans les années 50, des toilettes ont été « ensemencées » de bactéries et de plaques de gélose utilisées pour recueillir les aérosols présents dans l’air. Lors de cette expérience, il a été démontré que la quantité d’aérosols augmentait avec la hausse de puissance de la chasse d’eau, et que les bactéries étaient toujours présentes dans l’air huit minutes après le déclenchement de la chasse.

Pathogènes aéroportés obtenus à partir d’un panache de toilettes

Des études ont directement ou indirectement démontré que plusieurs types de bactéries et de virus pouvaient contaminer l’air à partir d’un dispositif de chasse d’eau.

  • E. coli : dans les années 1970, il a été découvert que des aérosols contenant des bactéries E. coli restaient en suspension dans l’air et viables pendant au moins 4 à 6 heures après le déclenchement de la chasse d’eau. Dans une autre expérience, des toilettes « ensemencées » d’une bactérie et d’un virus (poliovirus et bactériophage MS2) n’étaient pas entièrement débarrassées des micro-organismes après sept chasses d’eau, et les tentatives de nettoyage de la cuvette n’avaient eu qu’une efficacité limitée pour les éliminer.
  • Salmonella : plus récemment, en 2000, il a été découvert qu’il était possible de cultiver la Salmonella à partir d’échantillons d’air prélevés à proximité d’une cuvette de WC après avoir déclenché la chasse d’eau. La Salmonella subsistait par ailleurs pendant plus de 12 jours dans l’eau de la cuvette, et pendant 50 jours après l’« ensemencement » des toilettes avec les bactéries dans un biofilm sous la ligne de flottaison. Ceci démontre qu’un biofilm peut maintenir en vie des bactéries infectant l’eau d’une cuvette de toilettes ainsi que les aérosols générés au moment de tirer la chasse d’eau sur des périodes beaucoup plus longues.
  • Norovirus : on considère que la propagation du Norovirus sur des bateaux, y compris après des tentatives de désinfection de ces navires suite à une épidémie, est le résultat de la capacité des toilettes à continuer de produire des aérosols contaminés après plusieurs déclenchements de chasse d’eau, ainsi que de la résistance du Norovirus au nettoyage et à la désinfection.
  • Influenza : certains patients infectés par la souche H1N1 du virus de la grippe souffrent de diarrhée. Par ailleurs, le virus a été détecté dans les selles et l’urine, ce qui signifie qu’il existe un risque de transmission aéroportée au travers du panache de toilettes.
  • Coronavirus : l’OMS a déterminé que le SARS-CoV-1 était la source d’une supercontamination à Hong Kong, intervenue dans un appartement, et qui a provoqué 342 infections ainsi que 42 décès. Le gouvernement de Hong Kong a découvert que la diffusion du virus avait probablement été causée par des aérosols chargés de virus provenant du réseau d’égouts et tirés au travers de raccords en U asséchés dans les siphons de sol de salles de bains d’autres appartements via les ventilateurs aspirants installés dans les salles de bains. Quelques particules d’aérosol pourraient ensuite avoir été expulsées vers l’extérieur de l’immeuble comptant plusieurs étages, puis avoir été transportées en direction ascendante vers d’autres immeubles collectifs.

La possibilité pour des micro-organismes viables d’être diffusés par l’intermédiaire d’une installation de plomberie d’eaux usées par des aérosols a été ultérieurement confirmée dans une expérience ayant mobilisé un banc d’essai de deux étages grandeur nature. L’expérience a démontré les dangers des réseaux interconnectés ainsi que la nécessité de concevoir les installations de plomberie de telle manière à empêcher les aérosols contaminés de s’échapper vers diverses parties d’un immeuble.

Que sont les particules de poussière ?

Particules en suspension autour d'un aspirateur ouvert lors du changement de sac

On considère que la poussière est constituée de particules solides dont les dimensions vont de moins de 1 μm jusqu’à au moins 100 micromètres de diamètre. Les particules dépassant 50 μm de diamètre ne se maintiennent pas longtemps en suspension dans un air calme, et chutent à un rythme d’environ 7 cm par seconde. Les particules en suspension les plus grandes peuvent, quant à elles, rester présentes dans l’air sur une durée plus longue, en fonction de leur origine, de leurs caractéristiques physiques et des conditions ambiantes. La vitesse de sédimentation des particules de poussière aéroportées mesurant moins d’1 μm étant considérée comme négligeable, on peut affirmer que ces particules flottent dans l’air.

Dans les zones urbaines, la poussière tire en grande partie son origine des véhicules en circulation et de la pollution industrielle. L’on a par ailleurs observé que du sable du désert pouvait être transporté par le vent, y compris depuis le Sahara à travers l’Atlantique. Tous les ans, de vastes zones forestières sont brûlées, générant d’énormes quantités de fumée qui peuvent se disperser sur des centaines voire des milliers de kilomètres.

En 2019, des centaines de milliers de feux ont été détectés par satellite en Sibérie, en Indonésie, au Brésil, en Afrique subsaharienne et en Australie. On estime que la fumée des incendies en Sibérie a couvert un espace de la taille des 27 pays membres de l’UE.

Il existe de nombreux types de poussière dans l’environnement naturel et humain, provoquant un large éventail de problèmes de santé. Voici des exemples de matières transportées par la poussière aéroportée (ou particules en suspension) pouvant occasionner des problèmes sanitaires :

  • Minéraux : silice cristalline, charbon, ciment
  • Métaux toxiques : graphite, cadmium, nickel, béryllium
  • Autres substances chimiques : nombreux produits chimiques en vrac, pesticides
  • Poussières organiques : farine, bois, coton, thé, pollen
  • Dangers biologiques : bactéries et virus, champignons et spores (infection et allergies)
  • Sable et terre
  • Cendre volcanique

Les activités agricoles peuvent produire de grandes quantités de poussière inorganique et organique générée par le labourage, le moissonnage-battage, la tonte du gazon et le déplacement de grains. Les opérations de nettoyage et d’entretien réalisées dans les bâtiments peuvent générer de la poussière, par exemple lors d’un balayage ou d’un percement. Les infestations d’oiseaux et de rongeurs sont susceptibles de provoquer l’accumulation de matières contenant des micro-organismes dangereux comme la Salmonella ou la Leptospira, qui peuvent se retrouver en suspension dans l’air en cas de perturbation.

Microbes contenus dans la poussière

Dans les pays développés, la population passe le plus clair de son temps à l’intérieur de bâtiments. Pourtant, on connaît relativement peu de choses au sujet des microbes couramment présents dans les logements et les bureaux. Une étude réalisée sur 1 200 logements à travers les États-Unis a permis de déterminer l’existence de communautés bactériennes distinctes à l’intérieur et à l’extérieur des constructions. Toutefois, les familles de champignons découvertes en intérieur étaient plus proches de celles observées au sein de l’environnement externe au logement.

Les familles de champignons variaient selon la région climatique et géographique, mais les communautés bactériennes présentes dans la poussière intérieure divergeaient en fonction du nombre de personnes présentes, du ratio hommes-femmes et de la présence ou non d’animaux de compagnie. D’autres études ont déterminé un lien avec les insectes domestiques, des différences de ventilation, la conception des bâtiments, les caractéristiques environnementales des bâtiments ainsi que des précédents de dégâts causés par l’eau à l’occasion d’une inondation.

Les champignons domestiques courants tels que l’Aspergillus et le Penicillium figuraient parmi les champignons présents en plus grande quantité à l’intérieur des logements qu’à l’extérieur. Les bactéries détectées en intérieur étaient principalement associées à la peau humaine (Staphylococcus ou Streptococcus par exemple) et aux matières fécales. Par ailleurs, il y avait des bactéries différentes en présence de femmes (Lactobacillus, Bifidobacterium, par exemple), tandis que dans les ménages où les hommes étaient en plus grand nombre, on constatait une quantité plus élevée de bactéries Corynebacterium, Dermabacter (se rapportant à la peau) et Roseburia (se rapportant aux matières fécales). En présence d’animaux de compagnie, les bactéries associées à la bouche et aux matières fécales des chiens et chats étaient plus abondantes.

Poussière transportée par le vent et risques de maladie

Simulation de la NASA illustrant : la poussière soufflée depuis le Sahara vers l’ouest à travers l’Atlantique ; la fumée depuis le nord-ouest du Pacifique qui se déplace vers l’est en direction de l’Europe, ainsi que le brouillard salin en provenance du nord de l’Océan atlantique.

[Image : simulation de la NASA illustrant : la poussière soufflée depuis le Sahara vers l’ouest à travers l’Atlantique ; la fumée depuis le nord-ouest du Pacifique qui se déplace vers l’est en direction de l’Europe, ainsi que le brouillard salin en provenance du nord de l’Océan atlantique. Source : NASA Goddard Space Flight Center (https://svs.gsfc.nasa.gov/12772)]

Le vent peut, via la poussière, transporter sur de longues distances des micro-organismes depuis le sol vers l’environnement local. Une analyse génétique de particules de poussière mesurant jusqu’à 10 micromètres extraites d’un smog de Pékin a déterminé que le micro-organisme le plus abondant était une bactérie du sol courante. Des traces de Streptococcus pneumonia, occasionnant des pneumonies, ainsi que du champignon allergène Aspergillus fumigatus étaient également présentes, tout comme des bactéries fécales. Un échantillon d’air prélevé dans la zone urbaine de Milan contenait 10 000 particules de micro-organismes par m3 d’air, essentiellement des bactéries du sol et des chloroplastes de plantes.

En Afrique et en Asie, les tempêtes de poussières ont fortement augmenté en fréquence ces dernières années, avec des tempêtes au Sahara touchant l’Europe centrale et du Sud, les Caraïbes et la Floride, où la moitié des particules aéroportées en été proviennent d’Afrique du Nord. Il a été démontré que les tempêtes sahariennes provoquaient une hausse des cas d’asthme en Grèce, en Italie et à la Trinité.

D’autres études sont parvenues à la conclusion selon laquelle les tempêtes de poussières frappant l’Asie ont fait progresser le nombre de cas de maladies respiratoires, y compris des cas d’asthme en Chine orientale, dans la péninsule coréenne, au Japon, au Koweït et en Irak. Les allergènes provoquant l’asthme trouvés dans les poussières désertiques comprennent les spores fongiques, les acariens, le pollen, les polluants et les détritus organiques, les acariens de la poussière domestique étant la cause principale de ces problèmes de santé. Il a été observé que les micro-organismes présents dans les poussières étaient capables de résister à des conditions de transport particulièrement inhospitalières dans l’atmosphère, à des températures élevées et très basses, au rayonnement UV et à la dessiccation. La grippe aviaire est elle aussi associée aux tempêtes de poussières d’Asie centrale.

La maladie de Kawasaki est une maladie parfois mortelle qui provoque une inflammation des vaisseaux sanguins chez les jeunes enfants. On pense qu’elle est provoquée par des infections virales respiratoires. Les épidémies ont été associées aux vents soufflant depuis l’Asie centrale, traversant le Japon et atteignant Hawaï et la Californie. L’augmentation rapide des cas chez les jeunes enfants et les adolescents a été associée à la pandémie de grippe H1N1 de 2009, et plus récemment à la pandémie de COVID-19.

Les spores fongiques peuvent-ils provoquer une maladie ?

Moisissures dans l'angle d'une pièce

Les spores fongiques sont courants dans l’environnement extérieur comme intérieur. De nombreuses espèces de champignons présentent de minuscules spores qui se dispersent avec les courants d’air : les spores sont de taille adéquate (quelques micromètres) pour pénétrer dans les poumons. Les champignons se nourrissant de matières organiques, toute matière organique chaude et humide peut constituer un bon support de croissance.

Le point positif : en temps normal, c’est-à-dire lorsque la concentration de spores dans l’air est faible et que les espèces présentes ne sont pas considérées comme pathogènes, les personnes en bonne santé ont peu de chances d’être infectées. Dans certaines situations, néanmoins, la concentration de spores et les espèces de champignons augmentent grandement le risque d’infection ou de réaction allergique provoquant l’asthme.

Les champignons les plus courants susceptibles de provoquer des maladies sont les suivants.

  • Aspergillus fumigatus : très répandu dans le sol, ce champignon est la matière organique la plus en décomposition qui soit. Il peut provoquer un ensemble de maladies appelées aspergillose, la cause la plus courante de mycose aéroportée ; il peut toucher les poumons, les yeux, la peau, les sinus et d’autres organes 
  • Histoplasma capsulatum : il se développe dans les déjections d’oiseaux et de chauves-souris et peut survivre des années dans un milieu sec 
  • Cryptococcus neoformans : présent dans les déjections de pigeons et de chauves-souris, il peut provoquer chez certaines personnes une maladie grave appelée méningite cryptococcique

Dans l’environnement extérieur, les spores fongiques sont produits sur de la matière organique en décomposition telle que le compost, le fumier, le foin, le fourrage, la terre, le bois mort, les effeuillures, les aliments en décomposition, les matières fécales, les animaux morts, ainsi que les plantes vivantes infectées par des champignons parasites. Toute perturbation est susceptible d’engendrer une concentration élevée de spores dans l’air.

Dans l’environnement intérieur, de nombreux produits employés dans la construction permettent aux champignons de se développer, à condition qu’ils soient moites ou humides. Il s’agit entre autres des produits suivants :

  • terre des plantes en pots 
  • accessoires de salle de bains, comme les pommes et rideaux de douche 
  • moquettes et meubles 
  • aliments et déchets alimentaires 
  • articles en papier ou en carton 
  • textiles et cuir 
  • surfaces humides telles que les murs

Les conditions qui produisent un milieu moite ou humide et qui favorisent le développement des champignons sont les suivantes :

  • mauvaise circulation de l’air 
  • aspersion directe autour des douches, sur les rideaux et les murs 
  • condensation sur les fenêtres, les murs et les plafonds 
  • fuite dans une installation de plomberie ou un réseau d’évacuation 
  • systèmes de conditionnement d’air et de chauffage 
  • fuites en toiture 
  • infiltrations dans le sol à travers les murs et les planchers 
  • inondation

Il est possible d’empêcher l’apparition de telles conditions en assurant une ventilation et un entretien adéquats des immeubles et des équipements.

Spores fongiques transportés par le vent

Les spores fongiques transportés par le vent qui sont soulevés du sol peuvent aussi représenter une menace pour la santé sur de grandes aires géographiques. Néanmoins, ceux-ci n’ont pas fait l’objet de nombreuses études. Dans certaines régions arides telles que la Californie, l’Utah, le Nevada, l’Arizona, le Nouveau-Mexique ou le Texas, une infection appelée Fièvre de la Vallée ou coccidioïdomycose primaire, provoquée par les spores aéroportés d’un champignon tellurique appelé Coccidioides immitis, provoque autour de 2 000 à 20 000 infections déclarées par an, un chiffre jugé largement en deçà de la réalité. Ce champignon est également connu pour être présent à Washington, au Mexique et dans certaines parties de l’Amérique du Sud.

Découvrez-en plus sur l’hygiène de l’air dans nos blogs :

Comment est-il possible d’attraper des maladies à travers l’air ?

Pourquoi les entreprises doivent-elles préserver l’hygiène de l’air pour protéger leur lieu de travail contre le COVID-19 ?

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