Airborne Transmission of Legionella from Cooling Towers : A Fluid Dynamics Approach

En 2012, la deuxième plus importante éclosion de legionellose de l’histoire de l’Amérique du Nord a eu lieu à Québec, au Canada, entraînant 181 cas confirmés et 14 décès. La source de l’éclosion était une tour de refroidissement, un échangeur de chaleur qui fournit des conditions idéales pour la croissance de la bactérie responsable, Legionella, et qui génère de grandes quantités de d’aérosols capables de transporter ce pathogène. Malgré l’adoption de réglementations, les cas continuent d’augmenter partout dans le monde, atteignant en moyenne 1,9 à 2,4 cas pour 100 000 personnes annuellement en Amérique du Nord et en Europe en 2020. Les efforts de recherche ont été largement consacrés à la prévention de la croissance bactérienne. Cependant, comme cette maladie est transmise par l’inhalation d’aérosols contaminés en suspension dans l’air, une lacune majeure dans la caractérisation du processus d’infection réside dans la compréhension de la génération et du transport des aérosols. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier ce problème en utilisant une ap-proche de dynamique des fluides, intégrant également les aspects énergétiques des tours de refroidissement, pour améliorer l’évaluation du risque de transmission aérienne de Legionella. La recherche est divisée en 5 articles, chacun abordant un aspect spécifique du problème. Le premier article est lié à la mesure des aérosols. En effet, l’évaluation précise des risques de contamination par Legionella à partir des tours de refroidissement nécessite une caractéri-sation précise des gouttelettes contaminées. Cependant, la performance des techniques de mesure bien établies dans le domaine de la science des aérosols est rarement évaluée pour les gouttelettes à base d’eau. Quatre instruments reposant sur des principes de fonctionnement différents pour fournir une distribution de taille des aérosols ont été comparés en utilisant des aérosols à base d’huile et d’eau. Des différences de mesures, causées par l’évaporation et le dépôt, ont été corrigées par des facteurs de correction empiriques, permettant une évalua-tion quantitative de la distribution de taille des aérosols à l’aide d’instruments abordables et accessibles. En mettant en oeuvre une technique de séchage proposée, les instruments peu-vent fournir de manière fiable la distribution de taille à la source d’aérosols, une information critique pour l’évaluation du risque. Le deuxième article explore l’évaluation du risque de Legionella provenant des tours de re-froidissement par la caractérisation des gouttelettes d’aérosol générées et libérées par les systèmes en fonctionnement. L’évaluation quantitative des risques microbiens (EQRM), un modèle statistique couramment utilisé pour quantifier la charge associée aux maladies d’origine hydrique, a été précédemment adaptée au contexte de la transmission de Legionella à partir des tours de refroidissement. Cependant, il repose sur des hypothèses dérivées d’études obsolètes, dont la validité est de plus en plus remise en question, ce qui pourrait avoir des implications significatives pour les résultats. Ainsi, une campagne d’échantillonnage in situ à grande échelle a été menée pour caractériser les aérosols rejetés par les tours de re-froidissement afin d’améliorer ce modèle. Les résultats ont menés à la suggestion de stratégies pour mitiger les risques.