Bioaerosols in swine confinement buildings : nature, fate, and mitigation

L’industrialisation du secteur porcin canadien a menée à une diminution du nombre de fermes et une augmentation de porc par bâtiment avec comme conséquence, un risque accru d’épidémies. Les mesures de biosécurité appliquées n’incluent pas d’exigences pour le contrôle des bioaérosols (voies de transmission confirmée ou suspectée pour plusieurs maladies). Certains pathogènes bactériens et viraux peuvent parcourir de longues distances dans l’air et garder leur potentiel infectieux. La recherche de méthodes visant à contrôler les bioaérosols est active et l’utilisation de technologies fiables et abordables de traitement de l’air amélioreraient le bien-être animal et pourraient réduire l’incidence des épidémies et les coûts conséquents pour l’industrie. Lors de ce programme doctoral, quatre types de traitement de l’air ont été examinés, un biofiltre percolateur, l’ozone dans un tunnel, des filtres mécaniques et des filtres antimicrobiens. Différents modèles d’exposition aux bioaérosols ont été testés comme une aérosolisation sèche ou liquide, d’origine naturelle ou artificielle. En outre, une méthode de production de poussière contaminée par des virus infectieux a été développée. Dans la première étude, un tunnel de vent a été utilisé pour aérosoliser et exposer le phage PhiX174 à l’ozone à des concentrations variables et deux conditions humidités relatives (40% et 80%). L’ozone a été généré à 0,3 à 1,8 ppm en comparaison avec des expériences sans ozone pour évaluer la perte des phages aérosolisés dans le tunnel. Les phages ont été collectés en solution liquide par deux collecteurs simultanément avec un point de référence en amont de l’ajout d’ozone (ou temps de référence zéro). Les phages ont été quantifiés par qPCR et par culture pour établir les ratios infectieux. À chaque point de prélèvement, le ratio total/infectieux a été comparé à celui au temps zéro. Les résultats de l’étude ont été difficiles à interpréter à cause d’un effet de l’ozone sur les phages dans les récipients de collecte. Ce phénomène a mené à l’application d’un facteur de correction dans les résultats observés. Après correction, une diminution significative entre les ratios a été observée entre 0, 0,3 et 0,6 ppm à 80% d’humidité relative tandis qu’aucune différence n’a été observée entre les concentrations à 40% d’humidité. iii Dans un deuxième temps, des bioaérosols artificiels ont été produits par aérosolisation sèche pour étudier leur utilité dans l’évaluation de l’efficacité de réduction des filtres mécaniques et antimicrobiens. Aucune étude à ce jour ne proposait de protocole afin de produire des aérosols viraux secs de distribution granulométrique similaire à celle rencontrée dans le milieu porcin. Un tel aérosol permettrait l’obtention de conditions expérimentales plus représentatives de l’environnement étudié car les aérosols liquides créés en laboratoire sont habituellement plus petits. Nous avons produit des bioaérosols secs de phages infectieux agrégés sur une poussière standard de diamètre aérodynamique médian en masse de 12 μm. Le protocole a permis la préparation de poussière standard contenant des phages (PhiX174 ou MS2) mais seul MS2 a montré une concentration assez élevée pour être détectée après filtration mécanique et antimicrobienne (PhiX174 a été réduit en-dessous de la limite de détection). Cette méthode pourra être appliquée à d’autres types de filtres. Finalement, un biofiltre percolateur traitant l’air d’une salle d’engraissement d’une porcherie a été évalué pour la réduction des bactéries, archées, et virus émis par les systèmes de ventilation du bâtiment. Ce projet a évalué l’impact du taux de ventilation et des températures extérieures sur l’efficacité du système percolateur grâce à une série d’échantillonnages échelonnés sur une période de 10 mois. L’effet potentiel du biofiltre percolateur comme source d’émission de bioaérosols a été étudié par analyse de biodiversité par séquençage à haut débit tandis que l’efficacité de la réduction microbienne des filtres a été testée par qPCR. Cette étude a montré que le contenu de l’air émis par le biofiltre percolateur était différent en composition de celle des échantillons d’air en amont. Les résultats de qPCR ont montré des efficacités de réduction des bioaérosols modérées à élevées pour les bactéries et les archées. Les coliphages, seuls virus aéroportés détectés dans l’air sortant de la porcherie, n’ont été réduits que faiblement, tout comme les bactéries cultivables. Aucun effet de la température extérieure n’a été identifié au niveau de l’efficacité de la réduction microbienne.

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