Occurrence and Mitigation of Opportunistic Drinking Water Pathogens in Large Building Water Systems

«Drinking water is recognized as a significant source of waterborne infections when opportunistic pathogenic bacteria are present, such as Legionella pneumophila (Lp), Pseudomonas aeruginosa (Pa), and nontuberculous mycobacteria (NTMs). These bacteria pose major public health concerns when they proliferate in water systems, particularly within biofilms that adhere to the internal surfaces of plumbing pipes and fixtures. Unlike frank pathogens, these opportunistic bacteria do not cause severe diseases in healthy individuals, but they can lead to acute, sometimes fatal, infections in immunocompromised populations, the elderly, and those with chronic illnesses. • Legionella pneumophila is responsible for the majority of Legionnaires’ disease cases in Europe/North America, a severe form of pneumonia-like infection transmitted by inhaling contaminated aerosols. Although most cases are community-acquired or travel-related, nosocomial infections impose a disproportionate health burden due to their severity and the vulnerability of the populations involved. • Pseudomonas aeruginosa causes numerous hospital-acquired infections, especially among burn victims and cystic fibrosis patients. A recent European study found that 31% of strains were resistant to at least one group of antibiotics, therefore complicating treatment efforts. • Nontuberculous mycobacteria are a diverse group that can cause chronic pulmonary diseases, as well as skin and soft tissue infections, with an alarmingly increasing incidence rate globally. They are also linked to the highest number of investigations into water-related nosocomial infections in the United States. Given these concerning trends, managing water systems in large buildings has become a complex, but crucial challenge. These systems feature heterogeneous conditions of operation, design, and usage, thus creating environments conducive to the growth and dispersal of microorganisms. Despite these challenges, regulations and practices specific to managing building water systems remain limited or inconsistent. The primary goal of this research project is to provide evidence-based recommendations to improve the monitoring, operation, and design of plumbing systems in large buildings. By combining novel tools, this research aims to study the occurrence of opportunistic pathogens (OPs) (Lp, Pa, NTMs) and assess the effectiveness of preventative and corrective measures designed to reduce users’ exposure risks. This thesis also seeks to inform building managers of their duty of diligence by suggesting practical solutions for proactive management of their buildings’ water systems.»

Résumé

«L’eau potable est reconnue comme étant une source importante d’infections hydriques en raison de la présence de bactéries pathogènes opportunistes, telles que Legionella pneumophila (Lp), Pseudomonas aeruginosa (Pa) et les mycobactéries non tuberculeuses (MNTs). Ces bactéries représentent des enjeux majeurs de santé publique lorsqu’ils sont amenés à proliférer dans les systèmes d’eau, en particulier au sein des biofilms sur les surfaces internes des tuyaux de plomberie et des appareils de robinetterie. Contrairement aux pathogènes francs, ces bactéries opportunistes ne provoquent pas de maladies graves chez les individus en bonne santé, mais elles peuvent engendrer des infections sévères chez les personnes immunodéprimées, les personnes âgées et celles atteintes de maladies chroniques. Legionella pneumophila est responsable de la majorité des cas de maladie du Légionnaire en Europe/Amérique du Nord, une forme grave de pneumonie transmise par l’inhalation d’aérosols contaminés. Bien que la majorité des cas soient d’origine communautaire ou liés aux voyages, les infections nosocomiales entraînent un fardeau sanitaire disproportionné, en raison de leur gravité et de la présence de populations vulnérables. • Pseudomonas aeruginosa est responsable de nombreuses infections acquises en milieu hospitalier affectant plus particulièrement les victimes de brûlures, et les patients atteints de mucoviscidose. Une étude européenne récente a révélé que 31% des souches étaient résistantes à au moins un groupe d’antibiotique, compliquant les efforts de traitement. • Les mycobactéries non tuberculeuses, un groupe varié causant des maladies pulmonaires chroniques et des infections cutanées, voient leur incidence augmenter mondialement. Elles sont également associées au plus grand nombre d’enquêtes sur les infections nosocomiales reliées à l’eau aux dans les établissements de soins de santé aux États-Unis. Face à ces tendances préoccupantes, la gestion des systèmes d’eau dans les grands bâtiments est devenue un défi complexe, mais crucial. Ces systèmes d’eau présentent des conditions hétérogènes d’opération, de conception et d’utilisation créant un environnement favorable à la croissance et à la dispersion de microorganismes. Malgré ces défis, les réglementations et pratiques spécifiques à la gestion des systèmes d’eau dans les bâtiments demeurent limitées ou incohérentes. L’objectif principal de ce projet de recherche est de fournir des recommandations fondées sur des données probantes afin d’améliorer la surveillance, l’exploitation et la conception des systèmes de plomberie dans les grands bâtiments. En combinant des outils novateurs, cette recherche vise à étudier l’occurrence de bactéries pathogènes opportunistes (Lp, Pa, MNTs) et évaluer l’efficacité de mesures préventives et correctives destinées à réduire le risque d’exposition des utilisateurs. Ce projet cherche aussi à informer les gestionnaires de bâtiments de leur devoir de diligence en proposant des solutions pratiques pour une gestion proactive des systèmes d’eau de leurs bâtiments.»