Evaluation et adaptation d'un système de purification des coquillages pour l'élimination des virus entériques.

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Evaluation et adaptation d'un système de purification des coquillages pour l'élimination des virus entériques. Rapport final Février 2003 J.C. Le Saux, M. Pommepuy, M.P. Caprais, C. Le Mennec, S. Parnaudeau,
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Evaluation et adaptation d'un système de purification des coquillages pour l'élimination des virus entériques. Rapport final Février 2003 J.C. Le Saux, M. Pommepuy, M.P. Caprais, C. Le Mennec, S. Parnaudeau, F. Le Guyader, Ifremer, G. Brest, M. Monnier, Comité National de la Conchyliculture, Paris Y. Madec, SCA des «Huîtres de Prat ar Goum», Lannilis Convention OFIMERlCNC N C Ifremer ( CI \I I T' ,A TI.. , 1 Dt \, ('tll\( Ij~tl(lIl l \ Il. Plan INTRODUCTION BILAN DE L'EXISTANT....4 /. /. Les systèmes existants Les bassins et leurs équipements La désinfection de l'eau de mer Les régies de Bonnes Pratiques Hygiéniques pour la Purification ou HACCP Evaluation de la station de purification Prat Ar Coum Descriptl f de la station de puri fication de Prat Ar Coum Etude des performances de la station de purification /.3. Conclusions: performances et limites du système étudié ELABORATION DU PILOTE POUR LA PURIFICATION VIRALE Paramètres impliqués dans la purification Construction du Pilote de purification virale Conception du Pilote Caractéristiques techniques Validation du pilote Calibration hydraulique Validation du programmateur de température Efficacité du module de purification des eaux Matériel et méthodes utilisés pour les expérimenta/ions Les coquillages Les bactériophages: modèle viral Les méthodes analytiques RÉSULTATS DES EXPÉRIMENT A TIONS SUR LE PILOTE /. Résultats obtenus sur le Pi/ote Sensibilité des bactériophages à l'eau de mer Sensibilité des bactériophages et d'e. coli à la purification des coquillages Comparaison avec les résultais trouvés dans la litléra/ure Sensibilité des microorganismes à l'eau de mer Sensibilité des microorganismes à la purification Conclusion: notion de purification renforcée DÉFINITION DES CRITÈRES DE GESTION DE LA CONTAMINATION ET DES RÈGLES DE BONNE PRATIQUE DE LA PURIFICATION VIRALE DES COQUILLAGES intérêts et limites de la purification renforcée Points critiques de la zone d'élevage influençan/la qualité du produit Quand et commenl appliquer une purification renforcée? Quand et comment appliquer une purification «renforcée» pour éliminer les virus? CONCLUSIONS RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ~roer avril 2003 Introduction Un des objectifs de ce projet est d'assurer un développement économique durable à l'ostréiculture, basé sur des technologies propres à définir des produits adaptés à la sécurité alimentaire. La production conchylicole est importante sur le marché européen et représente plus d'un tiers du marché mondial, soit plus de tonnes/an, dont plus de tonnes d'huîtres produites par la France. En Europe, le marché des coquillages représente plus de 456 M d'euros/an produits par entreprises employant environ personnes. Les huîtres à elles seules, représentent plus de 140 Md' euros/an. Le développement durable de cette activité passe par la maîtrise de la qualité du produit et en particulier de sa qualité sanitaire. En fait, le libre échange communautaire offre un large brassage de coquillages de diverses origines dont la qualité peut être variable. Ces dernières années, des huîtres ont été suspectées d'être à l'origine d'épidémies alimentaires en Suède, au Danemark, en Grande Bretagne, en Espagne et en France. Dans la plupart des cas, des norovirus (large famille de virus intégrant les calicivirus et les virus Norwalk-like) ont été détectés dans les selles de malades ayant consommé des coquillages. Ces coquillages répondaient aux normes actuelles de salubrité basées sur les concentrations faibles en Escherichia coli «230 UFCIlOO g). Cependant, cet indicateur ne garantit pas totalement l'absence d'autres microorganismes dans la mesure où il est plus sensible au milieu marin et disparaît plus vite que les virus par exemple. Le développement actuel des techniques de biologie moléculaire permet de détecter dans les coquillages, les virus potentiellement pathogènes pour l' homme et présentant un risque sanitaire. De ce fait, il était intéressant d'examiner, lors de la purification des coquillages les cinétiques d' éliuùnation de ces virus et d' améliorer les systèmes existants afin de garantir la qualité sanitaire des produits. Contexte scientifique: Les uùcroorganismes arrivant dans les zones côtières peuvent être accumulés dans les coquillages du fait de leur activité filtrante. Dans des conditions particulières, une huître peut filtrer à elle seule, jusqu'à 5 litres d'eau par heure et de ce fait concentre dans son appareil digestif les contaminants présents dans l'eau. Des épidémies liées à la consommation de coquillages répondant aux critères de mise en marché ont déjà été reportées (Sugieda et al., 1996 ; Le Guyader et al., 1996 ; Green et al., 1998). Plusieurs études ont exploré la possibilité d'utiliser des bactériophages comme une alternative à la recherche directe de pathogènes, et de ce fait, à une meiljeure identification du risque viral (Doré & Lees, 1995). Même si ce virus présente un intérêt comme indicateur (Armon & Kott, 1996 ; Havelaar, 1993), sa présence concomitante avec des virus réellement pathogènes est loin d'être démontrée. La recherche directe des pathogènes à l'origine des épidéuùes (Hépatite A, entérovirus) est actuellement possible grâce au développement de la biologie moléculaire (Pommepuy & Le Guyader, 1998) et permet, de ce fait, de déterminer directement le facteur responsable d'une épidémie. 'rhêroer avril 2003 A la suite de problèmes SanitaIres, des procédés de purification de coquillages ont été introduits en Europe, aux Etats-Unis et en Australie. La purification des coquillages est basée sur un procédé contrôlé, utilisant de l'eau de mer purifiée, permettant aux filtreurs d'éliminer naturellement les agents qu'ils ont accumulés dans leur environnement (Doré & Lees, 1995 ; Burkhardt et al., 1992). Si la purification essaye naturellement d'éliminer les microorganismes, son efficacité n' a été évaluée que sur le seul critère d'élimination des E. coli. Des études récentes ont montré que les bactériophages et les virus peuvent persister dans l'environnement plus longtemps que les bactéries. Peu d'études existent sur l'élimination des virus par des procédés industriels. En laboratoire, Doré & Lees (1995), travaillant sur des huîtres d' un estuaire contaminé par des eaux usées, ont montré que les phages s'éliminent beaucoup plus lentement qu' E. coli. Par ailleurs, Schwab et al. (1998) indiquent que seulement 7 % des virus de Norwalk sont éliminés après 48 heures de purification en bassin, alors que l'élimination des bactéries est de 95 %. Un des critères les plus importants de la purification des coquillages semble être la charge initiale en virus: des coquillages présentant des faibles contaminations en virus peuvent s'épurer en quelques jours (Metcalf et al., 1979 ; Cook & Ellender, 1986; De Mesquita et al., 1991 ; Scotti et al., 1983). D'autres paramètres comme la température sont aussi très importants: Cook & Ellender ont montré que le temps minimum de re-largage des virus par le coquillage était de 14 jours à 10 oc et qu ' il était accru d'un jour, chaque jour pendant lequel la température était inférieure à 10 oc. Doré et al. (1998) montrent que la température affecte l'activité métabolique du coquillage et de ce fait l'efficacité de la purification. La plupart de ces études ont été réalisées en laboratoire. Elles semblent montrer, dans ces conditions, des temps d'élimination assez longs et des taux d'efficacité faibles. Ces résultats plaident pour une étude permettant d'améliorer les procédés de purification. Dans ce travail, nous avons testé en pilote les facteurs favorisant l'élimination virale et, une fois les paramètres fixés, nous avons reproduit des essais en grandeur réelle pour évaluer la faisabilité du procédé. Enjeux techniques, économiques, réglementaires: Les enjeux techniques sont liés à la possibilité de mettre au point un système efficace et si possible rapide pour éliminer les virus piégés dans les coquillages. Deux aspects doivent être pris en compte: d'une part l' él imination du virus par le coquillage (cet aspect est lié à son activité physiologique), d'autre part la désinfection de l'eau de mer qui circule dans le bassin et qui est contaminée par les virus excrétés par les coquillages. L'enjeu socio-économique est lié à la possibilité d'offrir au consommateur un produit sain, même durant des périodes à risques qui peuvent être liées, par exemple en hiver, à l'arrivée d'eaux de pluies contaminées, aux dysfonctionnements de système de collecte ou de station d'épuration d'eaux usées. Pour cela, des systèmes fiables de contrôle de qualité sanitaire des produits doivent être élaborés et des mesures complémentaires d'épuration doivent pouvoir être mises en œuvre, si nécessaire. En offrant un outil efficace permettant de maintenir la ~mer avril 2003 qualité du produit, le projet participe par ailleurs à la pérennisation de l'activité conchylicole sur les côtes françaises. En ce qui concerne la réglementation, suite à des cas de gastro-entérites d'origine virale associées à la consommation de coquillages, l'union Européenne envisage de modifier ses normes et de renforcer ses contrôles. Dans ce projet, des indicateurs potentiels du risque viral ont été testés, et des méthodes de recherche directe des virus mises en œuvre. Les résultats permettront d' obtenir des données, et ainsi de participer à l'évolution de ces réglementations. 1. Bilan de l'existant La purification est obligatoire pour les coquillages élevés ou stockés dans les zones conchylicoles classées en B. Cette opération correspond à l'entreposage de coquillages dans des bassins insubmersibles durant un temps suffisant pour stimuler leur auto-épuration. Le bassin est alimenté en eau de mer de qualité satisfaisante, ou améliorée par un traitement bactéricide. Le principe général de la purification est présenté dans la figure 1. 1 Rejet en mer 1 Eau de mer Bâtiment Siockago pf()dui~ finis Purification en bassins Sortie , Vestiaires 1 Réfectoire 1 1_ 2.0i~t~ ~ Entré ' Figure 1 : Principe général de la purification (d'après Furfari S.A. 1966) 1.1. Les systèmes existants Les bassins les plus couramment utilisés sont en béton, peu profonds (0.80 à 1 m), avec une pente pour l'évacuation totale des eaux. Ils sont alimentés en direct du milieu ou par l'intermédiaire de réserve permettant une décantation des matières en suspension. Deux systèmes sont utilisés : - le système en circuit ouvert (alimentation permanente), - le système en circuit fermé (re-circulation continue ou discontinue). ~mer avril 2003 Des systèmes d'aération de l'eau et de re-circulation interne permettent d'adapter l' oxygénation aux espèces et aux volumes de coquillages traités Les bassins et leurs équipements L 'équipement de première génération de type proche de Reynolds N (Simplified depuration,. 1955) le plus couramment utilisé par les établissements professionnels, consiste en un simple bassin insubmersible aéré (BIA). Différents systèmes d' aération sont proposés et présentés sur la figure 2. Aérateur flottan t Q Rampe Soufflante Aérateur type Ventury Figure 2: Procédés d'aération les plus couramment utilisés en bassin insubmersible. Source' Lesne J Coquillages el sanlé publique Du ri sque à la préve nlion Une stabulation d'au moins 48 heures est préconisée pour obtenir des résultats satisfaisants, en terme de décontamination, par rapport au germe indicateur de contamination fécale: E. coli. Plusieurs adaptations, à partir de cette base, ont été apportées et principalement: Une re-circulation permanente complémentaire à l'aération: un flux lamellaire traverse le bassin, permettant l'évacuation des fécès, pseudo-fécès et autres déchets libérés par les coquillages. Dans ce contexte pour éviter la remise en suspension de ces matières, un filtre à sable est indispensable. Un système d'écumage de l' eau de mer: Ce procédé retire la matière organique et les particules fines de l'eau en les concentrant dans l'écume. L'écume obtenue est évacuée à l'extérieur du bassin de purification. avril 2003 La désinfection de l'eau de mer Dans le cadre d'un traitement de l'eau de mer d'approvisionnement, deux types de procédés sont utilisés: Les procédés chimiques de désinfection par J'ozone ou le chlore. Les procédés physiques de désinfection par les ultra-violets. Pour les deux procédés chimiques, anciennement les plus utilisés, le principe de la désinfection de J'eau est basé sur l'action bactéricide du brome contenu dans l'eau de mer. Pour les ultra-violets, c'est l'utilisation du rayonnement gennicide des lampes UV, basses ou hautes pressions. A ce jour, la désinfection aux ultra-violets est largement utilisée par les établissements conchylicoles. La pratique de ce procédé, particulièrement lors de l'alimentation à partir d'eaux estuariennes, nécessite un équipement annexe constitué d'un filtre à sable pour éliminer le maximum de matières en suspension et ainsi augmenter le pouvoir germicide du rayonnement Les règles de Bonnes Pratiques Hygiéniques pour la Purification ou HACCP 1 Dans le type d'installation décrit ci-dessus, lorsque les règles de fonctionnement sont respectées on peut espérer obtenir rapidement des produits répondant aux normes de mises en marché. Pour cela, rappelons que les opérations de purification exigent de l'opérateur, une parfaite connaissance des risques sanitaires, une rigueur tout au long de la procédure et un contrôle continu du bon fonctionnement des installations. Le Comité National de la Conchyliculture, France (CNC) et la Confédération des Industries des Traitements des Produits des Pêches Maritimes (CITPPM) ont réalisé un document Le Guide des Bonnes Pratiques Hygiéniques pour la Purification et l'expédition des coquillages vivants (février 2001). Dans ce guide très complet, on retrouve les différentes phases de préparation des coquillages pour la mise en marché (figure 3). L'élaboration du guide est basée sur les principes de l'haccp. Il rappelle les principales exigences de la réglementation en matière d'hygiène et propose des mesures complémentaires permettant d'assurer la salubrité des coquillages au moment de leur mise sur le marché. 1 En anglais HACCP : Hazard Analysis Critical Control Point en français: Analyse des dangers potentiels, points critiques pour leur maîtrise II'hême avril 2003 i 1 Réception des coquillages 1 i 1 Affinage 1 1 Stockage 1 1 Purification 1 1 Reparcage 1 ~_ Finition 1 1 Stockage 1 1 Tri-Calibrage-Conditionnement 1 1 Entreposage- Expédition 1 1 Transport 1 Figure 3 : Les principales étapes de mise sur le marché des coquillages vivants Pour la maîtrise de l'opération de purification, il faut apprécier: Les limites et dangers susceptibles d'interférer sur la qualité de la purification: La purification ne permet pas la décontamination des coquillages contaminés par les métaux lourds et/ou les phycotoxines, il y a donc des limites à la purification. Le classement sanitaire des zones de production ne peut garantir que les produits en élevage possèdent systématiquement, 365 jours par an, le niveau correspondant à ce classement. L'importance du niveau initial de la contamination bactériologique du coquillage est donc à prendre en compte. Les principaux facteurs maîtrisant l'efficacité de la purification Les différentes étapes de la purification (figure 4) nécessitent de maîtriser différents paramètres : La qualité initiale de l'eau de mer d'approvisionnement des bassins de purification est importante. Si celle-ci n'est pas suffisante, un traitement est requis, il existe cependant des limites aux procédés de traitement de l'eau de mer (élimination des contaminations physicochimiques). Les capacités de traitement des bassins de purification doivent être en adéquation avec les tonnages commercialisés par l'établissement. Ift7êmer avril 2003 Les équipements annexes (pompe de recyclage, systèmes d'aération) doivent être modulables en fonction des espèces et des volumes de coquiuages traités. La durée du traitement de purification est à respecter. L, II I 11f' rn PI III I I (lef' ~., J -+l l. U qij~.fj~ ~ II IO 'l')lot1, 1 dl' 1C.W ~ U,- 1 1 _, -, r-1 T rllnskrl d, : CO 1\. '1 1\ r 1 -,. ll llllum!!!! 1 (Ii', p','lu 1 (UV. Il.f o ne.o... yf!(:n''l lü u) i ' . :r RI' lç.l ~lo..: d. ~. :\{ illlll'oci9c ' j el~ lj ~m s. r, ('rr)p k;~ n\~: (l u h a ~.. 1 t 1 l f:) em~ n t 41e C.')tl 1 U. O~ -CfH:, h ' ''' l Jl!rl, l ll, ~ 1 1 ) l _ ~,. - IR''''d g d,... ,u, II.. 1: 1 1 t 1 Nelloy;I ~ r I.J :1pe :! ê~ l'oqwlt.jl; I... V,do ,' ' '' N ulloy. ',-. d... t;.l'..:, n 1 f,, T p LJ r lll l ~ -. Figure 4 : Les principales étapes de la purification des coquillages Source : Guide des bonnes pratiques hygiéniques pour la purification el l'expédition de coquillages vivants. CITPPM.CNC La prise en compte de ces principaux points critiques est fondamentale pour une bonne purification des coquillages. Pour une parfaite maîtrise de la qualité sanitaire des produits, la démarche HACCP intervient tout au long des étapes de mise sur le marché des coquillages vivants, de la réception des produits à l'établissement jusqu'à la commercialisation pour la consommation directe Evaluation de la station de purification Prat Ar Coum Dans un premier temps, notre démarche a été de vérifier l'efficacité de la purification virale d'une installation existante : celle de l'établissement conchylicole S.A Prat Ar Coum (commune de Lannilis) installé sur la rive droite de l'estuaire de l'aber Benoît (figure 5). ~mer avril 2003 L'alimentation en eau marine de l'établissement se fait par une prise d'eau, placée sur l'estran face à l'établissement à un niveau de coefficient de marée de 80, dans la zone n classée administrativement en B (Arrêté Préfectoral n du ). Sur cet estran sont également présents des concessions d'élevage et des bassins submersibles appartenant également à la S.A. Prat Ar Coum.., 1 l,..ll\... \ ~ _ : --o=-- Figure 5: Etablissement S.A Prat Ar Coum à Lannilis, vue de la rive gauche. Ph oto LE SAUX J-C Descriptif de la station de purification de Prat Ar Coum La station est équipée d'un traitement de J'eau aux Ultra-Violets (U.V) et de 2 bassins de purification de 105 m' chacun dans lesquels transitent les coquillages à traiter (figure 6). Du pompage au recyclage de l'eau, les équipements suivants jalonnent le procédé: Un pompage direct dans J'Aber Benoît par une prise d'eau de 80 m'/h. Un filtre à sable, avec un seuil de filtration de l'ordre de 15/20 [lm. Un stérilisateur de l'eau aux U.V équipé de 6 générateurs de 40 Watts, fournissant une dose UV -C de mj/cm 2 minimum. Deux bassins de purification de 105 m l chacun (LI 12.5 m x II 6.5 m x PI 13m), non couverts, d'une capacité de traitement entre 10 et 15 tonnes de coquillages suivant l'espèce concernée et qui peuvent fonctionner en circuit fermé par recirculation de l'eau à 50 mj/h. Par bassin : - un système d'oxygénation de type ventury gui fonctionne 15 mn toutes les 45 mn, positionné entre l'arrivée et la sortie d'eau, et dont l'air propulsé est orienté vers l' arri vée. - une pompe de vidange de 50 m'/h, rejet direct dans l'aber-benoît. avril 2003 Module de traitement des eaux comprenant Filtre à sable Débit 80 m 3 /h Surface filtrante 2.01 m 2 Volume Entrée/Sortie 110 mm Vitesse de filtration interne 40 m 3 /h Charge filtrante 2.6 tonnes Taille minimale des particules filtrées 15/20 \.lm Décolmatage à contre courant. Légenœ Eau Air rised'eau A.BenoÎt,A,lirnentatlOn ~ Recyclage \ildange Aération Stérilisateur UV Katadyn type VA6 PEHD 6 générateurs de 40 Watts Dose dé~agée 25mJ/cm 2 minimum pour un débit de 50 m /h et pour une transmission de 70% sur 100 mm Durée utilisation heures Figure 6 : Schéma de l'installation de purification Prat ar Coum En complément de ces équipements de purification, cette installation dispose d'un portique avec palan électrique pour l'immersion et l'émersion des paniers de coquillages. Le sens de circulation de l'eau dans le bassin de purification est décrit ci-dessous (figure 7) Ifhêm
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