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UNIVERSITE PARIS-SUD ÉCOLE DOCTORALE : ABIES (AGRICULTURE, ALIMENTATION, BIOLOG

UNIVERSITE PARIS-SUD ÉCOLE DOCTORALE : ABIES (AGRICULTURE, ALIMENTATION, BIOLOGIE, ENVIRONNEMENT, SANTE) LABORATOIRE : Institut de Génétique et de Microbiologie – UMR 8621 CNRS DISCIPLINE : Science de l’environnement THÈSE DE DOCTORAT SUR TRAVAUX soutenue le 20 Décembre 2012 par Delphine JAKUBEK E EC CO OL LO OG GI IE E D DE ES S L LE EG GI IO ON NE EL LL LE ES S D DA AN NS S L L’ ’E EA AU U D DE ES S C CI IR RC CU UI IT TS S D DE E R RE EF FR RO OI ID DI IS SS SE EM ME EN NT T D DE ES S C CE EN NT TR RA AL LE ES S N NU UC CL LE EA AI IR RE ES S E EN N B BO OR RD D D DE E L LO OI IR RE E Directeur de thèse : Michael DUBOW - Professeur (Université Paris-Sud - Institut de Génétique et Microbiologie) Composition du jury : Président du jury: Stéphan JACQUET Directeur de Recherche (INRA de Thonon-les-Bains) Rapporteurs : Philippe LEBARON Directeur de Recherche (Observatoire Océanologique de Banyuls-sur-Mer) Laurence MATHIEU Maître de Conférences HDR (Ecole Pratique des Hautes Etudes) Examinateurs : Julia BAUDART Maître de Conférences (Observatoire Océanologique de Banyuls-sur-Mer) Josselin BODILIS Maître de Conférences HDR (Laboratoire de Microbiologie Environnementale et Biologie Evolutive) Armel GUYONVARCH Professeur (Institut de Génétique et Microbiologie) Membres invités : Marie BINET Ingénieur de Recherche (EDF R&D de Chatou) Matthieu LE BRUN Ingénieur de Recherche (EDF R&D de Chatou) Gérard LEBLON Professeur en retraite tel-00922431, version 1 - 26 Dec 2013 tel-00922431, version 1 - 26 Dec 2013 « […] l’imagination, livrée à ses seules forces, s’est toujours montrée incapable d’envisager les dimensions de la réalité telles qu’elles se manifestent à la science, c’est-à-dire infiniment plus complexes, plus gigantesques, et même plus merveilleuses que nous ne pouvions les imaginer. » Jean Onimus (1909 – 2007) tel-00922431, version 1 - 26 Dec 2013 tel-00922431, version 1 - 26 Dec 2013 AVANT PROPOS Cette thèse est le résultat d’un partenariat entre l’Institut de Génétique et Microbiologie (CNRS UMR 8621, Université Paris-Sud) et le Laboratoire National Hydraulique et Environnement du département Recherche & Développement d’EDF. Cette thèse a été encadrée, à l’université par les professeurs MICHAEL DUBOW et GERARD LEBLON, et en entreprise par les ingénieurs chercheurs MARIE BINET et MATTHIEU LE BRUN. Cette thèse a été co-financée par EDF et l’Association Nationale de la Recherche et de la Technologie (ANRT) au travers d’une Convention Industrielle de Formation par la Recherche (CIFRE n° 20/2009). tel-00922431, version 1 - 26 Dec 2013 tel-00922431, version 1 - 26 Dec 2013 7 REMERCIEMENTS Arrivée au terme de cette aventure qu’on appelle le doctorat, je tiens à remercier l’ensemble des personnes que j’associerais tout naturellement au souvenir de cette thèse. Que ce soit sur le plan scientifique ou non, mon entourage professionnel et personnel ont été (intentionnellement ou non) des acteurs engagés dans ce challenge que je me suis lancé il y a maintenant 3 ans, 11 mois et 6 jours !!! Je voudrais remercier tout d’abord les personnes sans qui cette thèse n’aurait pas pu voir le jour et qui ont contribué au financement de mon projet: l’ancien et l’actuel chef de département du LNHE, Laurent Perotin ainsi que Jean Daniel Mattéi ; l’actuel chef de département délégué, Hubert Dupin ; l’ancien et l’actuelle chef de groupe P77 dans lequel s’est inscrit ma thèse, Nicolas Tousset et Anne-Lise Brasseur. Je remercie également les membres du jury, Philippe Lebaron et Laurence Mathieu qui m’ont fait l’honneur d’évaluer mon travail et d’en être rapporteur, ainsi que Julia Baudart, Josselin Bodilis et Stéphan Jacquet d’avoir accepter de faire parti de mon jury de thèse. Je tiens à exprimer ma reconnaissance à mes directeurs de thèse à l’université Paris-sud, Michael Dubow et Gérard Leblon qui m’ont accompagné tout au long de cette thèse, par leur regard extérieur à l’entreprise et leur appui scientifique notamment concernant la publication des articles scientifiques. Je les remercie particulièrement pour le soutien qu’ils m’ont apporté au sein de l’université et pour avoir gérer et faciliter mes relations avec celle- ci. C’est avec une touche d’émotion que j’exprime maintenant ma profonde gratitude aux personnes qui ont vécu quotidiennement cette thèse à mes côtés. Je tiens en tout premier lieu à remercier Marie Binet, ingénieur chercheur au sein du département LNHE d’EDF R&D qui m’a encadré pendant cette thèse, et plus encore… En effet, Marie me suit depuis mon stage de Master pendant lequel j’ai pu découvrir le monde passionnant de la microbiologie associée à la recherche industrielle. Depuis ce temps, Marie m’a pleinement montré la confiance qu’elle me portait et m’a, par la suite, proposé, sans que je m’y attende, de réaliser une thèse CIFRE sur l’écologie des légionelles dans les centrales nucléaires. Après mûre réflexion, c’est avec plaisir mais non sans appréhension que j’accepte ce défi… Dirigée pendant cette thèse par Marie et son confrère Matthieu Le Brun, deux caractères bien différents mais oh combien complémentaires, j’évolue tant sur le plan scientifique que personnel. Au côté de Marie, de part ses compétences scientifiques et sa qualité de chef de projet, j’apprends à murir mes réflexions et à concevoir la complexe stratégie d’une entreprise d’échelle internationale. Elle fait preuve d’une combativité féroce pour défendre mon projet auprès des détracteurs et des « frileux » et a su m’ouvrir ses bras plus d’une fois quand je me suis confrontée aux durs échecs de la vie d’un chercheur. Auprès de Matthieu, j’ai partagé de longues heures de réflexion et de débat scientifique toujours dans la bonne humeur et la détente, mêlant rigueur et réconfort. Son expérience de terrain, dont il consacre l’essentiel de son activité aujourd’hui, m’ont été d’une aide tel-00922431, version 1 - 26 Dec 2013 8 précieuse. Très bon pédagogue, Matthieu m’a transmis bon nombre de connaissances concernant les problématiques industrielles d’EDF et les études réalisées précédemment par la R&D. De Matthieu, je me rappellerai son humanisme et ses paroles encourageantes toujours tombées à point nommé, et n’oublierai certainement pas mon si charmant surnom « Toutoune », dont l’origine m’est mystérieuse. Je tiens également à exprimer mon profond remerciement à Carole Guillaume, ingénieur chercheur à Euro-Engineering, qui, outre le temps passé sur un travail commun, m’a fait bénéficier de son expérience passée du doctorat et a accordé une écoute attentive aux nombreux tourments du thésard. Face à mes doutes, elle a su trouver les mots pour me redonner confiance et retrouver du courage. Son soutien a largement contribué à me rendre plus sereine lors de cette thèse. Je remercie particulièrement Emilie Leherciey et Gaëlle Le Meur, deux techniciennes de talent pour m’avoir accompagné dans mes déplacements sur la Loire. Que ce soit sous la pluie ou au contraire sous le soleil, c’est toujours avec le sourire, et sans rechigner sur les horaires, qu’elles me suivaient pour faire la tournée des centrales. Elles n’ont pas non plus été épargnées une fois revenues des campagnes… Leur aide a été plus que précieuse pour la réalisation des expériences en laboratoires, dont la quantité aurait pu en effrayer plus d’un !!! Une pensée particulière pour mes collègues thésards avec qui j’ai partagé mon bureau et bien d’autres choses... Je remercie également toutes les personnes qui se sont intéressées à mon travail, notamment l’équipe microbiologie du LNHE ainsi que toutes celles qui ont contribué à la bonne humeur que j’ai partagée pendant ces années de thèse. Je réserve la fin de ces remerciements à mon entourage personnel qui ont cru en mes capacités du début à la fin et m’ont apporté leur soutien inconditionnel : mes parents, Claude, Jack, mes sœurs et bien sûr celui qui partage aujourd’hui ma vie et qui a subit quotidiennement les aléas de mon moral, Mathieu… De tout cœur, Merci !!! tel-00922431, version 1 - 26 Dec 2013 9 SOMMAIRE AVANT PROPOS................................................................................................................................................ 5 REMERCIEMENTS ............................................................................................................................................. 7 SOMMAIRE ...................................................................................................................................................... 9 LISTE DES ABREVIATIONS ............................................................................................................................... 11 LISTE DES FIGURES ......................................................................................................................................... 13 LISTE DES TABLES ........................................................................................................................................... 16 INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................................ 17 CHAPITRE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ................................................................................................... 23 1. INTRODUCTION ............................................................................................................................................ 25 2. LEGIONELLA ................................................................................................................................................ 26 2.1. Historique ...................................................................................................................................... 26 2.2. Infections à Legionella ................................................................................................................... 26 2.3. Réglementation ............................................................................................................................. 29 2.4. Taxonomie ..................................................................................................................................... 31 2.5. Caractères biochimiques généraux ............................................................................................... 31 3. TYPAGE DES LEGIONELLES .............................................................................................................................. 34 3.1. Taxonomie et phylogénie bactérienne .......................................................................................... 34 3.2. Principe de l’identification des légionelles pour le suivi épidémiologique ..................................... 38 3.3. Méthodes d’identification taxonomique pour des études d’écologie microbienne ....................... 39 3.4. Conclusions .................................................................................................................................... 52 4. ECOLOGIE DES LEGIONELLES ........................................................................................................................... 53 4.1. Mode de vie planctonique et sessile .............................................................................................. 54 4.2. Habitats aquatiques ...................................................................................................................... 60 4.3. Interactions abiotiques et biotiques des légionelles avec leur environnement ............................. 62 4.4. Notion de réseau trophique ........................................................................................................... 69 5. ECOLOGIE ET REPONSE DES LEGIONELLES EN PRESENCE DE BIOCIDES CHLORES ........................................................... 74 5.1. Les différents procédés de désinfection des réseaux et leur mode d’action sur les micro- organismes .................................................................................................................................... 74 5.2. Efficacité des biocides chlorés sur les micro-organismes .............................................................. 85 uploads/Science et Technologie/ these-ecologie-des-legionelles-dans-l-x27-eau-des-circuits-de-refroidissement-des-centrales-nucleaires-en-bord-de-loire.pdf