CONTROLE DE LA QUALITE DE L’EAU EN HEMODIALYSE

Qualité de l’eau pour HD

             L’exigence de qualité de l’eau pour HD peut se définir selon deux grandes lignes directrices :
– le maintien des paramètres physico-chimiques de la solution diluée.
– l’absence absolue de toxicité tout au long de sa préparation.
Pour atteindre ces objectifs, l’eau pour l’HD doit être traitée : ce qui permettra d’assurer la continuité d’une production d’eau de qualité durant toute une séance d’HD. La qualité de l’eau pour HD est définie dans la 3ème et la 5ème édition de la Pharmacopée Européenne (10, 11). La monographie définit les teneurs limites pour différents agents contaminants de l’eau pour HD. On distingue 4 catégories de contaminants pouvant mettre la vie des patients en danger (12):
– les particules qui sont susceptibles de fournir un support aux bactéries présentes dans l’eau et de s’accumuler notamment au niveau pulmonaire provoquant des embolies pulmonaires.
– les matières organiques qui sont de différente nature et peuvent présenter des risques pour le patient hémodialysé et les membranes d’HD. Par exemple les Chloramines qui entraînent de l’anémie hémolytique chez le patient.
– les matières minérales qui sont représentées par les ions présents dans la nature :
o les cations comme le Sodium (Na+) et le Potassium (K+) peuvent provoquer de l’HTA, vomissements, confusion, tachycardie, tachypnée, coma voire décès. Le Calcium (Ca2+) et le Magnésium (Mg2+) entrainent le syndrome de l’eau dure (nausées, vomissements, flush, myalgie, prurit, hypertension artérielle, malaise)…
o les anions peuvent également être à l’origine d’autres anomalies comme l’hémolyse, l’anémie hémolytique et méthémoglobinémie dues à l’excès du Chlore (Cl-) ou Ostéomalacie, ostéoporose et la maladie osseuse due aux excès du Fluor (F-)….
– agents biologiques : les agents biologiques polluants sont essentiellement constitués par les bactéries et leurs produits de lyse. Ces produits de lyse se comportent comme des pyrogènes c’est à dire qu’ils peuvent occasionner de la fièvre chez le patient. Ils peuvent provenir aussi bien des bactéries gram+ que des bactéries gram-. Les pyrogènes peuvent aussi être d’origine minérale ou chimique.
Ces contaminants constituent un risque majeur pour le patient hémodialysé et ceci d’autant plus qu’à l’hyperthermie, peuvent s’associer des hypotensions et des coagulations intra vasculaires disséminées mais l’utilisation des différents filtres lors de la préparation d’eau osmosée permet de les éliminer. La qualité des eaux utilisées pour la dilution des solutions concentrées pour HD est importante pour l’état de santé des patients insuffisants rénaux. Les principaux paramètres assurant la qualité de l’eau doivent faire l’objet d’un contrôle régulier.

Les éléments constitutifs d’une unité de traitement de l’eau

              Le but du traitement de l’eau est de fournir une eau servant à la dilution des solutions concentrées pour HD dont les paramètres physico-chimiques et microbiologiques doivent être conformes aux exigences de la Pharmacopée Européenne. Cette méthode de traitement est effectuée en différentes étapes c’est-à-dire l’eau passe à travers différents filtres dont chaque filtre a un rôle spécifique. Les différents filtres sont les suivants (figure 4) :
– filtre à sable,
– filtre 5µm de porosité,
– filtre adoucisseur,
– filtre charbon actif,
– filtre 1µm de maille,
– osmoseur,
– filtre 0,22 µm de porosité.
Le filtre à sable et le filtre 5µm de porosité traitent surtout l’eau brute (ou bien l’eau de robinet). Puis, l’eau brute, après avoir traversé le filtre adoucisseur, le filtre charbon actif et le filtre à laine (1µm de porosité), devient une eau adoucie. Et, cette eau adoucie passe dans l’osmoseur en donnant de l’eau osmosée qui est de l’eau purifiée. Enfin cette dernière passe sur le filtre stérilisant de 0,22 µm de porosité. Les compositions de chaque filtre sont présentées ci-dessous :
– filtre à sable ou pré-filtration (figure 5): le milieu filtrant est constitué par un lit de sable et de gravier d’environ 1 à 2 mètres d’épaisseur et enfermé dans une cuve. Ses caractéristiques de fonctionnement sont : la surface, la hauteur du lit, la vitesse de percolation. En traitement de l’eau pour la dialyse, les filtres utilisés sont des filtres dits « rapides » avec des vitesses de percolation allant de 5 à 50 m3. h-1.m-2. Les particules de taille supérieure à 50 µm ne sont pas retenues. C’est pourquoi ce genre de filtre est utilisé en pré-filtration. Lorsque le filtre à sable est saturé (perte de charge importante au niveau de la pression due à l’agglomération des particules), on procède à un détassage par rétro lavage avec de l’air ou avec de l’eau.
– filtre adoucisseur ou filtre de désionisation (figure 5): cette méthode permet de réduire la dureté de l’eau en éliminant les minéraux dissouts dans l’eau par échanges ioniques sur résines échangeuses d’ions. La dureté de l’eau ou titre hydrotimétrique (TH) correspond principalement à la somme des concentrations en ion calcium et magnésium. Elle est exprimée soit en milliéquivalent/L, soit en degré Français tel que 1 milliéquivalent/L de carbonate de calcium correspond à 5°F. Une forte dureté de l’eau conduit à la formation de tartre sous la chaleur. La désionisation consiste donc à capter les sels de calcium et magnésium insolubles dans l’eau dure grâce à des échanges ioniques avec des sels de sodium. Les cartouches sont régénérables à volonté. Pour cela, on utilise une solution de sel concentré (mélange d’eau et de sel NaCl appelé saumure)qui va traverser la résine. Le calcium et le magnésium sont libérés et échangés par du sodium. La résine est, à nouveau, prête à fixer le calcium et le magnésium. Il existe deux catégories de résines :
* les résines cationiques ou résines échangeuses de cations (porteuses d’ions mobiles H+) qui peuvent être : des résines cationiques fortes : de type polystyrène sulfonique, capables de fixer tous les cations de l’eau et de céder en échange les cations H +, transformant ainsi les sels en leur acide correspondant ou des résines cationiques faibles : de type polyacrylique carboxylique, capables de fixer tous les cations bivalents présents dans l’eau sous forme de bicarbonates (hydrogénocarbonates), en contre partie ces résines cèdent des ions mobiles H+. Ces bicarbonates sont transformés en acide carbonique (H2 CO3), élément instable qui se décompose en CO2 et H2O.
* les résines anioniques ou résines échangeuses d’anions (porteuse d’ions mobiles OH-) qui sont soit : des résines anioniques fortes : de type polystyrène ammonium quaternaire, capables de fixer les anions de l’eau ainsi que le CO2 et la silice dissoute, libérant en échange l’ion OH-. Elles fixent également, par absorption, une grande partie des matières organiques dissoutes et présentes dans l’eau, soit des résines anioniques faibles : de type polyalkylamine amino-tertiaire ou ammonium quaternaire. Elles fixent la totalité des anions d’acides forts (Cl-, SO42-, PO43-, NO3-) et une faible partie des anions d’acides faibles (HCO3- , CO2 dissous, Silice dissoute). En règle générale, ces deux types de résines sont utilisés soit en lit séparé soit en lit mélangé. Le processus d’adoucissement d’eau rend celle-ci plus favorable à la prolifération bactérienne d’où la nécessité de la filtration à la porosité 0,22 µm et du contrôle microbiologique. Il est aussi à l’origine de l’enrichissement de l’eau en Na+ d’où l’importance du contrôle physico-chimique de l’eau utilisée en HD.
– filtre charbon actif (figure 5): le charbon actif par son pouvoir adsorbant a trois actions vis-à-vis de l’eau à traiter.
• Premièrement, les filtres à charbons actifs éliminent efficacement le chlore et les chloramines (action principale recherchée lors de l’utilisation du charbon actif pour la production d’eau de dialyse). Les chloramines sont issues de la réaction du chlore avec les composées organiques contenant de l’ammonium. Le dosage des chloramines se détermine par la différence entre la mesure du chlore total et la mesure du chlore libre.
• Deuxièmement, il permet de fixer une partie des contaminants  » normaux  » et  » accidentels  » de l’eau avec les risques que cela comporte notamment au point de vue relargage de ces impuretés. Il absorbe particulièrement les matières organiques dissoutes (pyrogènes) dans l’eau ainsi que les pesticides, H2S, virus, et bactéries.
• Troisièmement, ils ont une action filtrante (matières solides et colloïdes) et disposent d’une grande capacité de rétention.
La grande surface, spécifique au charbon actif (700 à 1500 m2/ g), permet de favoriser l’élimination du chlore et des composés organiques. Lorsque les filtres de charbon actif ne sont plus performants (perte de charge due au colmatage, diminution de la qualité du filtrat..), les cartouches sont jetées et remplacées. Dans le cas de lit épais, un retrolavage à l’air ou à l’eau permet de décolmater le filtre et de lui restituer ses performances. Ce nettoyage a un effet abrasif sur les grains de charbon et diminue leur surface spécifique (diminution de l’efficacité du filtre). A noter qu’il soit en lit ou en cartouche, le charbon actif est un support privilégié pour les colonisations bactériennes. Pour diminuer ce risque, une microfiltration devra être installée en aval des charbons. Les filtres du charbon activé permettent l’élimination des micropolluants organiques ainsi que les traces de métaux lourds. De plus, ils permettent la déchloration de l’eau par catalyse de la réaction d’oxydation de l’eau par le chlore libre : Cl2 + H2O 2HCl + ½ O2 Ils catalysent aussi la décomposition des chloramines en azote et acide chlorhydrique.
– filtration (figure 5): cette méthode permet d’éliminer tous les microorganismes et particules dont la taille est supérieure au diamètre des pores du filtre. La combinaison judicieuse de plusieurs filtres, de porosité différente, montés en série, permet de favoriser l’efficacité globale du système de filtration. Un filtre à laine de 5µm de porosité et un filtre à laine de 1µm de porosité sont utilisés dans cette troisième étape de purification d’eau. Un filtre stérilisant de 0,22 µm de porosité est utilisé après l’osmoseur pour la purification finale d’eau.
– Osmoseur (figure 6): c’est une machine qui effectue l’osmose inverse pour la purification finale de l’eau. Le principe de l’osmose inverse est l’application (sur la solution de sel) d’une pression totale largement supérieure à la pression osmotique de la solution. Il s’en suit un passage de l’eau de la solution la plus concentrée vers la moins concentrée. Il y a donc purification. Les membranes spiralées d’osmose inverse hydrophiles et semi-perméables laissent passer de façon privilégiée les molécules d’eau et quelques molécules organiques très voisines de l’eau (faible masse molaire) et retiennent d’une part, par phénomène de filtration les molécules ou les particules de taille suffisante, et d’autre part, par phénomène de solubilisation-diffusion, les particules ionisées.

COMMENTAIRES

                   Le service d’HD de l’HJRB contrôle la dureté de l’eau toutes les semaines et le contrôle microbiologique de l’eau effectué tous les 6 mois est assuré par l’IPM. Le contrôle hebdomadaire de la dureté de l’eau osmosée fournie par le générateur n’a révélé aucune anomalie pour ces quatre dernières années (2007-2010). Seul, un sur les 60 patients hémodialysés pendant cette période (soit un taux de 1,1%) a montré le syndrome d’eau dure. Si ce syndrome était confirmé secondaire à la pratique de l’HD effectuée à ce patient, la méthode utilisée par le service pour la détermination de la dureté de l’eau c’est-à dire le test rapide aux bandelettes réactives présente un degré de fiabilité de l’ordre de 99%. D’après les résultats du contrôle microbiologique de l’eau osmosée fournis par l’IPM et archivés au service, seuls les échantillons prélevés en 2009 ont montré de trace de microorganismes anaérobies sulfito-réducteurs (ASR). L’IPM a conclu d’ailleurs qu’ils peuvent provenir d’une contamination organique intermittente ou ancienne ou d’origine tellurique mais aucun des patients hémodialysés en 2009 n’a été atteint de septicémie. Les deux patients atteints de cette pathologie ont été hémodialysés en 2007. Malheureusement, aucun résultat du contrôle microbiologique de cette année n’est disponible dans l’archive du service, ce qui ne permet pas d’avancer une conclusion sur la cause de ces deux cas de septicémie observés. Pendant la période de notre étude c’est-à dire pendant deux mois qui ont suivi le remplacement du filtre de charbon actif et les 4 filtres à laine de 5 et de 1µm de porosité, aucun des patients hémodialysés au service n’a montré ni de septicémie ni de syndrome de l’eau dure. Les résultats obtenus avec les échantillons d’eau osmosée prélevés pendant cette période d’étude ont montré qu’ils respectent bien les qualités microbiologique et physico-chimique requises pour l’HD selon les normes définies par la Pharmacopée Européenne 3e et 5e éditions. En effet, selon la Pharmacopée Européenne 3ème édition, l’eau osmosée ne doit pas contenir plus de 10CFU/100 ml. Les 4 échantillons d’eau osmosée ne contiennent pas de germes anaérobies viables totaux quelque soit le temps de prélèvement (Tableau 1). A travers ces résultats, on peut conclure qu’avec ces eaux, il n’y a aucun risque de provoquer une septicémie aux sujets hémodialysés. Donc, les différents filtres présentent la qualité requise pour avoir une eau osmosée sans germes anaérobies. En se conformant aux normes prescrites par la Pharmacopée Européenne, ils sont microbiologiquement de bonne qualité. La teneur en ions majeurs de l’échantillon 4 respecte les normes recommandées par la 5e édition de la Pharmacopée Européenne (Tableau 2). Cet échantillon a été prélevé à la dernière semaine de la recherche. Ainsi, il présente une composition significativement différente à celle de l’eau du robinet. Ce qui permet de dire que les différents traitements physico-chimiques de l’eau du robinet conduisent à la production d’une eau respectant les normes requises en HD. Donc, il ne pourrait pas provoquer de troubles métaboliques pour les sujets traités. Dans ce cas, les filtres utilisés dans le service sont encore performant durant cette période d’étude (deux mois). Ces valeurs respectent parfaitement les valeurs définies par la Pharmacopée Européenne. En comparant les qualités microbiologique et physico-chimique de l’eau de robinet et celles de quatre échantillons d’eau osmosée, on peut conclure qu’il y a une nette amélioration due aux traitements du premier. Le résultat du contrôle microbiologique obtenu avec l’eau de robinet (échantillon R) a montré que 10 unités de colonies bactériennes formées/100ml ont poussé après 24 heures d’incubation sur un milieu de culture enrichi tandis que les 4 échantillons d’eau osmosée sont totalement débarrassés de ces contaminants bactériens. L’osmoseur et le filtre stérilisant ont donc permis d’éliminer totalement ces traces de germes : ce qui explique l’absence de germes dans les échantillons d’eau osmosée. Le résultat du contrôle physico-chimique de l’échantillon R montre que sa teneur en ion calcium (6,4 mg/L) dépasse largement la norme requise en HD (≤ 2 mg/L). Pour les ions potassium, magnésium, sodium, chlorure et nitrate, bien que leurs taux dans l’eau de robinet soient encore dans les normes définies par la Pharmacopée Européenne, ils sont nettement réduits dans l’échantillon 4. Ces résultats démontrent la bonne qualité et le bon état des filtres à charbon activé, à laine de 5µm et de 1µm de porosité après 2 mois d’utilisation et les résines échangeuses d’ions après un mois d’utilisation. Pour cela, les filtres utilisés dans le service sont encore performants. Un contrôle régulier de l’eau est alors utile pour éviter toutes sortes d’anomalies. Ces valeurs (résultats) peuvent changer durant toute l’année. Par exemple pendant la saison pluvieuse ou pendant la période cyclonique, l’eau de robinet pourra contenir différents germes dus à la montée des eaux usées « sales ». La qualité de l’eau de robinet est modifiée pendant cette période. Dans ce cas, l’eau osmosée pourra être infectée car le filtre risque d’être endommagé mais cela dépend aussi de la marque des filtres, d’où l’importance des contrôles de la qualité réguliers de l’eau dans ce service. En cas de présence des colonies bactériennes ou fongiques sur les milieux de culture (>10 CFU/100 ml), la détermination et la description des germes s’effectuent en respectant les différentes étapes. Les étapes se font comme suit : le repiquage des bactéries (voir annexe 7), l’ensemencement des germes sur les milieux de culture (voir annexe 8) et enfin la pratique de la coloration de gram après la période d’incubation (voir annexe 9). Les résultats du contrôle microbiologique de l’eau qu’on a effectué durant ces 2 mois et les résultats du contrôle microbiologique de l’eau effectués par l’IPM en 2010 montrent qu’aucun microorganisme n’est observé dans l’échantillon d’eau osmosée. Cette comparaison de résultats prouve que l’eau utilisée pour cette thérapeutique est microbiologiquement de bonne qualité. L’absence de la septicémie chez les patients hémodialysés en 2010 est donc normale. Pour cela, le prolongement d’utilisation de ces filtres est donc envisageable mais le contrôle physico-chimique, bactériologique et pyrogènes est obligatoire après chaque intervention sur le réseau. Le contrôle mensuel physicochimique, le contrôle hebdomadaire bactériologique et recherche des pyrogènes pourrait être envisagé. Le contrôle du pH s’effectue quotidiennement (16). En cas de dépassement des normes adoptées, il faut réaliser les mêmes contrôles au niveau de l’arrivée d’eau de ville, au niveau des cartouches d’adoucisseur, de charbon actif, de déminéralisateur et du module d’osmose inverse et au niveau de l’arrivée au générateur. Des impératifs financiers, les contraintes du plateau technique, du laboratoire de biochimie et du laboratoire de microbiologie, peuvent rendre difficile la mise en œuvre de contrôles complets fréquents. Il faut alors opérer des choix et retenir des indicateurs de bon fonctionnement du réseau de production. Ceci ne peut se faire qu’après une période de validation pendant laquelle tous les paramètres sont contrôlés avec une méthode validée et fiable. Les techniques de purification de l’eau présentent des avantages et des inconvénients (6,12). L’eau utilisée en hémodialyse doit être traitée par des techniques de purification de l’eau ce qu’on a déjà vu précédemment concernant le traitement de l’eau. La destruction ou l’absence par mégarde de l’un de ces filtres entraîne une modification de la qualité de l’eau traitée. Les paragraphes suivants montrent l’importance de chaque filtre. En premier lieu, l’eau passe par un filtre adoucisseur (désionisation) qui réduit efficacement la dureté de l’eau mais cette étape de filtration n’élimine pas les particules et les matières organiques. Les résines présentes favorisent la prolifération des microorganismes à cause notamment de l’enrichissement en sodium et la désinfection est difficile. En second lieu, l’eau est traitée par un filtre à charbon actif en supprimant efficacement les matières organiques dissoutes et le chlore. Ces filtres sont une source de contamination et de prolifération bactérienne. En troisième lieu, la filtration élimine tous les microorganismes et particules dont la taille est supérieure au diamètre des pores. Elle n’élimine pas les minéraux dissouts et les colloïdes et c’est une source de contamination et de prolifération bactérienne. La dernière étape est l’osmose inverse. Elle élimine efficacement les ions dissouts dans l’eau (calcium, magnésium et aluminium), les particules, les microorganismes et colloïdes. Pour éviter le risque de colmatage, l’osmose inverse nécessite une eau traitée. L’usure des membranes est fonction du traitement. L’HD est une technique d’épuration extrarénale du sang qui a pour but de corriger les troubles métaboliques observés chez les patients atteints d’insuffisance rénale. Ainsi, le diabète et l’hypertension artérielle sont les deux principales pathologies qui provoquent l’insuffisance rénale (17). Les données cliniques de 2007 à 2010 fournies par le service d’HD de HJRB montrent une forte prévalence de ces deux pathologies. En effet, 48,5% des patients hémodialysés souffrent de l’HTA et 21,4% du diabète. Le tabagisme, la prise chronique de tisane, la tuberculose génitale et les médicaments sont des causes mineures de l’insuffisance rénale observées dans le service. L’eau joue un rôle majeur pour la réalisation de l’HD car elle est un élément principal qui participe à la composition du dialysat. Le syndrome de l’eau dure et la septicémie sont les maladies fréquemment observées chez les patients hémodialysés causées par la mauvaise qualité de l’eau. Entre les années 2007 et 2010, des septicémies et des syndromes de l’eau dure ont été observés sur quelques patients dans le service. En 2007, 8,7% des sujets hémodialysés ont été atteints par la septicémie ; mais la cause n’est pas forcement la pratique de l’HD. Elle peut être d’origine diverse entre autres l’hygiène du patient en dehors du service. En 2008, un patient a montré le syndrome de l’eau dure. Depuis 2009, aucun signe pathologique lié à la qualité de l’eau utilisée pour la préparation du dialysat n’a été observé. Cette amélioration de l’efficacité de la pratique de l’HD dans ce service pourrait être le fruit de l’effort fourni par son équipe médicale pour la meilleure prise en charge thérapeutique des patients hémodialysés.

Table des matières

INTRODUCTION
Première partie : RAPPEL THEORIQUE
I- RAPPEL SUR L’HEMODIALYSE 
I.1- Définition
I.2- Fonctionnement
II- RAPPEL SUR LE TRAITEMENT DE L’EAU 
II.1- Définition et objectifs du traitement de l’eau
II.2- Qualité de l’eau pour hémodialyse
II.3- Les éléments constitutifs d’une unité de traitement de l’eau
Deuxième partie : MATERIELS ET METHODES
I- Cadre de l’étude
II- Matériel : Prélèvement des échantillons (eau) 
III- Méthodes 
1- Contrôle microbiologique de l’eau en hémodialyse
a) But
b) Mode opératoire
2- Contrôle physicochimique de l’eau en hémodialyse
a) But
b) Mode opératoire
3- Autres méthodes de contrôle de la qualité de l’eau utilisées dans le service
a) But
b) Avantages de cette méthode
c) Mode opératoire général
IV- Etude épidémiologique de l’hémodialyse au sein du service
Troisième partie : RESULTATS
I- Résultats du contrôle microbiologique de l’eau en hémodialyse
II- Résultats du contrôle physico-chimique de l’eau en hémodialyse 
II.1- Détermination de la teneur en ions majeurs de chaque échantillon
II.2- Mesure de pH des échantillons
III- Résultats du contrôle microbiologique de l’eau osmosée donnés par l’IPM de 2006, 2008, 2009 et 2010
IV- Statistique de l’hémodialyse effectuée au service de l’hémodialyse de l’HJRB durant une période comprise entre 1er janvier 2007 et 31 décembre 2010 
Quatrième partie : COMMENTAIRE
CONCLUSION
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIE

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