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Les kits d’analyses rapides se diversifient
Antoine Bonvoisin 29 novembre 2019 Paru dans N°426 - à la page 79

Les kits d’analyses rapides sont aujourd’hui fréquemment employés, autant pour les eaux usées, que les eaux potables, industrielles, ou de loisirs. Minimisation du risque en contrôle officiel, élargissement des paramètres mesurés, optimisation d’un process, etc… ces kits répondent à de nombreux besoins et offrent l’avantage de fournir des résultats en un temps record, avec une fiabilité qui égale parfois celle des analyses réalisées en laboratoire.

Qu’il s’agisse d’eau potable, d’eaux usées, d’eaux industrielles ou d’eaux naturelles ou de loisirs, les kits d’analyse rapide se développent rapidement, et ne s’opposent plus systématiquement à l’analyse classique ou à l’analyse en laboratoire qui répondent toutes deux à des exigences normées. Qu’elles soient rapides ou normées et de référence, elles coexistent et se complètent désormais, en répondant à des exigences et des contraintes différentes. Car au-delà des exigences réglementaires, les besoins analytiques se développent et exigent quelquefois des résultats sinon immédiats, au moins très rapides. C’est ce que visent les kits colorimétriques, biologiques, les mallettes d’analyse, photomètres, tests unitaires rapides mono ou multi-paramètres…, qui permettent d’obtenir un résultat rapide sans forcément faire de gros compromis sur sa fiabilité, voire sa précision.
Legiolert® permet une quantification spécifique et précise de Legionella pneumophila dans l’eau, avec des résultats confirmés en 7 jours (contre 14 avec les méthodes de culture par étalement).

IDEXX Laboratories, spécialisée dans la microbiologie de l’eau, propose des solutions d’analyse bactériologiques pour un ensemble d’experts, de laboratoires accrédités et d’exploitants dans le domaine de l’eau. « Nos méthodes sont utilisées sur différents types d’eau, notamment des eaux de baignades, et des eaux usées » explique Fabrice Le Gendre, Sales Manager France, Benelux and West Africa.

Des kits d’analyse rapide en bactériologie

La société propose notamment un kit d’analyse rapide permettant de détecter la présence de bactéries témoins de pollution fécale dans l’eau. « Nous avons une batterie de tests, qui permet de déceler la présence de ces bactéries et qui permet de réaliser des analyses conformes à la réglementation » précise Fabrice Le Gendre. « Un premier kit, Colilert®-18, permet de constater la présence de E. coli et de coliformes. Le second kit, Enterolert®, permet d’étudier la présence d’entérocoques. Nous développons également d’autres kits, notamment pour analyser la présence de Pseudomonas aeruginosa, ou encore celle des légionelles ». Le test Legiolert® qui permet de dénombrer Legionella pneumophila de façon rapide et attestée dans l’eau sanitaire chaude et froide et dans l’eau des tours de refroidissement, a ainsi obtenu au printemps 2019 la certification NF Validation par AFNOR Certification. Cette certification fait suite à une étude menée par un laboratoire expert indépendant. L’efficacité de la méthode Legiolert® a été jugée équivalente à celle imposée par la norme EN ISO 11731, utilisée dans le monde entier, et la norme NF T90-431, utilisée en France. Les résultats des essais, auxquels ont participé 14 laboratoires, ont démontré la bonne reproductibilité de la méthode et les données issues de l’étude ont ensuite été attentivement analysées par un comité d’experts, constitué de prescripteurs, de laboratoires publics et privés et fabricants. Le test Legiolert® est une méthode de culture fondée sur une technologie de détection d’enzymes bactériennes qui permet, au moyen d’un substrat présent dans le réactif Legiolert®, de mettre en évidence la présence de Legionella pneumophila. Grâce au milieu enrichi en acides aminés, vitamines et autres nutriments présents dans le réactif Legiolert®, les cellules de Legionella pneumophila se développent et se reproduisent rapidement. Avec le substrat, les souches de Legionella pneumophila en croissance produisent un indicateur de couleur brune. Legiolert® détecte Legionella pneumophila dans l’eau potable (1 organisme dans un échantillon de 100 ml) et l’eau non potable, comme l’eau des tours de refroidissement (100 organismes dans un échantillon de 100 ml), en 7 jours.
GeneCount™ le dernier kit développé par LuminUltra, permet de quantifier, de spécifier et de cibler facilement et rapidement les types d’organismes présents dans les échantillons.

IDEXX Laboratories travaille directement avec des laboratoires d’analyse, mais également avec les exploitants eux-mêmes par le bais des structures de traitement de l’eau auxquels ils appartiennent : régies des eaux, délégataires de services publics, syndicats intercommunaux qui exploitent des ouvrages de traitement et qui doivent s’assurer de la qualité de l’eau traitée.

« Nos méthodes sont utilisées en laboratoires et également par les exploitants, qui souhaitent faire eux-mêmes leurs prélèvements et avoir un résultat le plus rapidement possible. Les kits d’analyse rapide permettent cela, ainsi que d’obtenir de bons résultats, poursuit Fabrice Le Gendre. Nous proposons des méthodes aux normes ISO, qui sont fiables et validés, comme en laboratoire ».

L’ATP-métrie pour quantifier la flore totale

Les solutions développées par LuminUltra Technologies permettent quant à elles de quantifier en temps réel, par ATPmétrie, la biomasse active présente dans un échantillon d’eau. Initialement développés pour les laboratoires, ces kits ont été adaptés de façon à pouvoir être mis en œuvre rapidement sur le terrain. Ils permettent de suivre l’évolution de la charge microbiologique d’une eau, de vérifier l’efficacité de traitements biocides et biodispersants, ou encore d’évaluer l’impact des différentes phases d’une procédure de nettoyage et de désinfection. Il devient ainsi possible d’adapter la stratégie de traitement, si nécessaire. Ces kits d’analyse rapide sont utilisés dans des domaines d’activités très variés : eau potable, stations d’épuration, industrie pétrolière, peinture, industrie automobile et traitement de surface.
Les kits de mesure Dendridiag® ont été développés afin d’apporter une solution de terrain pour quantifier la charge microbiologique présente dans un échantillon d’eau en moins de deux minutes. Basés sur le principe de la bioluminescence, ils permettent d’obtenir une quantification fiable des bactéries à partir de la lumière émise par une réaction enzymatique (ATP-métrie).

GeneCount™ le dernier kit développé par LuminUltra, va encore plus loin en permettant de quantifier, de spécifier et de cibler plus facilement et plus rapidement les types d’organismes présents dans les échantillons aquatiques, sur des surfaces et dans des échantillons solides. Il devient ainsi possible d’identifier exactement quels organismes se trouvent dans un échantillon. Début 2020, LuminUltra commercialisera un thermocycleur qPCR de terrain (4 canaux – 8 ou 16 échantillons) pour lequel un kit d’analyse de la Legionella (pneumophila et spp) spécifiquement développé devrait réduire le temps d’analyse à 2h30 ce qui représente un atout majeur pour le suivi règlementaire des circuits d’eau chaude sanitaire et des tours aéroréfrigérantes.

L’analyse quantitative par réaction en chaîne de la polymérase (qPCR) permet de dépister rapidement des microbes spécifiques, ou des groupes de microbes, connus pour être significatifs dans leurs processus/systèmes. Cette analyse très sensible peut détecter de faibles niveaux d’organismes problématiques ciblés et quantifier la population entière de cet organisme. L’analyse du séquençage de nouvelle génération (NOS) permet de voir ce qui se passe au sein d’un process en identifiant presque tous les types de microbes présents.
Comme Pall Genedisc Technologies, Bio-rad développe également une solution permettant de quantifier Legionella en quelques heures sur la base de la méthode PCR temps réel. Des résultats fiables peuvent être obtenus en 4 heures reposant sur la filtration d'échantillons, l'extraction de l'ADN, l'amplification PCR spécifique et l’analyse des données.
GL Biocontrol propose également des analyses de la flore bactérienne, mais sa spécialité et son expertise reposent sur l’ATP-métrie quantitative.
Le Nanocolor UV/VIS II de Macherey Nagel offre une nouvelle facilité d’utilisation grâce à une interface comparable aux smartphones et tablettes tactiles. L’intégration de la mesure de la couleur, de la turbidité ainsi que de tous les tests Nanocolor ouvre la voie à de nombreuses applications en analyse de l’eau.

Son kit d’analyse rapide Dendridiag® permet de mesurer la flore totale directement sur le terrain. Cette technologie est basée sur la bioluminescence, et permet d’obtenir le niveau de microorganismes en 2 minutes. Cette nouvelle génération d’ATP-métrie est aujourd’hui fiable et robuste grâce à l’utilisation d’une étape de filtration pour concentrer les bactéries, travailler sur un échantillon représentatif et éliminer l’ATP libre (issu des bactéries mortes ou en phase de lyse). Chaque mesure est standardisée à l’aide d’un ajout dosé interne. Un seuil de détection de moins de 0,1 picogramme d’ATP par millilitre est ainsi obtenu. Cette méthode est facilement applicable sur le terrain, à l’aide d’un appareil de mesure transportable, d’une seringue, d’un filtre, et de deux réactifs.

« Nous quantifions la flore bactérienne, cultivable et non cultivable, explique Yannick Fournier, ingénieur commercial. Quand on emploie un milieu de culture, de type PCA, YEA ou R2A, on dénombre uniquement les germes revivifiables, car on sélectionne certaines bactéries, via les caractéristiques du milieu de culture, la température et le temps d’incubation. C’est très restrictif ! En moyenne, les germes cultivables représentent seulement 0,1 % de la flore totale. L’ATP-métrie quantitative, quant à elle, permet d’analyser toutes les bactéries vivantes présentes dans un échantillon. En effet, les cellules retenues sur le filtre sont lysées par le réactif Dendridiag® qui extrait l’ATP intracellulaire. Cet ATP réagit avec l’enzyme et émet une quantité de lumière proportionnelle à la quantité de cellules bactériennes présentes ».
Ce kit permet en outre de prendre en compte les effets interférents ; car une réaction enzymatique est dépendante de la température, de l’état des réactifs, de la présence d’inhibiteurs, et de différents facteurs environnementaux. L’usage d’un étalon interne permet alors de standardiser chaque analyse, les rendant fiables et comparables entre elles.
GL Biocontrol commercialise les kits Dendridiag® depuis plus de 10 ans. Ils ont d’abord été implantés dans le domaine industriel, pour la biosurveillance des eaux de process et des tours aéroréfrigérantes. Depuis quelques années, la technologie est employée pour le contrôle des eaux potables. L’entreprise travaille aujourd’hui avec un large panel de clients : des piscines, des centres thermaux, des brasseries, des industries métallurgiques, des entreprises en cosmétique, en galvanoplastie…
AMS Alliance propose un équivalent réglementaire à la méthode de référence (EN NF 1899-1) permettant d’obtenir des résultats en 48 h et sous format haut-débit : Enverdi®-DBO.

« L’avantage de cette technologie est qu’elle quantifie la flore bactérienne totale, de manière non spécifique, précise Yannick Fournier. Quand on met en place une désinfection sur une conduite, un réservoir d’eau potable, ou sur une filière de traitement, avec le chlore, l’ozone, les UV, ou l’ultrafiltration, les traitements ne sont pas non plus spécifiques à certaines bactéries. Il est donc judicieux de pouvoir évaluer l’efficacité de produits non-spécifiques avec une analyse non-spécifique ».

Cette approche intéresse en particulier les producteurs d’eau potable, les Régies ou collectivités, notamment dans le cadre de la mise en place des PGSSE (plans de gestion de la sécurité sanitaire des eaux). L’ARS apprécie la mise en place d’outils d’auto-contrôles microbiologiques pertinents pour surveiller l’efficacité des désinfections notamment de réservoirs, de conduites, ou encore dans le cadre de la remise en fonction de canalisations. C’est une véritable aide à la prise de décision.
Ces tests rapides sur le terrain offrent un grand avantage : un résultat direct en 2 minutes contrairement aux analyses traditionnelles qui impliquent un délai de 18-24h minimum en raison du temps d’incubation. Ceci permet d’évaluer tout de suite l’efficacité d’une désinfection, on évite les non-conformités à répétition.
« L’ATP-métrie Dendridiag® est un véritable outil de diagnostic pour effectuer les tests d’intégrité des membranes UF ou d’osmose et vérifier qu’il n’y a pas de biofouling, ou de rétro-contamination de celles-ci, poursuit Yannick Fournier. Le kit est aujourd’hui en œuvre par exemple pour les villes qui utilisent de l’ultrafiltration en production d’eau potable ou dans les centres d’hémodialyse. Notre technologie permet de constater sans difficulté ces phénomènes ».
« De façon plus générale, nos kits d’ATP-métrie permettent aux exploitants, de gérer la qualité microbiologique de leur réseau d’eau de manière autonome qu’ils soient de type industriels, potables ou ultrapurs » conclut Yannick Fournier.
Les solutions de dénombrement semi-quantitatif de Legionella pneumophila dans les réseaux ECS et TAR de C4Hydro reposent quant à elles sur une optimisation de la méthode de référence. Basées sur la culture de bactéries, elles conservent les propriétés de l’analyse microbiologique effectuée en laboratoire mais peuvent être utilisées directement sur liste avec des résultats en 48 heures au lieu de 10 jours. Legio EZ-Test, adapté aux ECS, est un test utilisable en laboratoire ou sur le terrain, qui rend un résultat positif en cas de concentration en Legionella pneumophila dépassant un seuil défini par l’utilisateur. Legio EZ-Count™, adapté aux TAR, fournit de son côté une estimation de concentration en Legionella pneumophila selon les deux seuils d’alerte définis par la réglementation en vigueur.

Réaliser des analyses rapides en physico-chimie

Dans le domaine des analyses physico-chimiques, Macherey Nagel fabrique des tests rapides pour l’analyse de l’eau. La gamme a été lancée avec les papiers test en 1959 puis des kits colorimétriques à lecture visuelle et kits photométriques depuis 1970. Ces kits sont destinés à l’analyse de tous types d’eau : eaux usées, eau potable, de process, de surface, de piscine… ainsi, Macherey Nagel est présent dans tous les secteurs d’activité, privés ou publics.
Kit de test colométrique pour l'analyse de l'eau 

« Les analyses en kits sont complémentaires à celles réalisées en laboratoires et permettent de piloter avec beaucoup d’efficacité tous les process de traitement de l’eau car les résultats sont obtenus très rapidement, explique Jérôme Porquez, Directeur commercial chez Macherey Nagel. Certaines méthodes d’analyse rapide, comme la DCO, sont reconnues par les pouvoirs publics pour leur fiabilité et deviennent des méthodes de référence utilisées par les laboratoires agréés ».

La précision de ces méthodes d’analyse rapide est souvent conditionnée par le respect des modes d’emploi associés. « Afin de garantir les résultats les plus fiables, les kits évoluent vers moins de manipulations. La simplification des protocoles facilite la mise en œuvre des kits d’analyse et garantie une meilleure précision » poursuit Jérôme Porquez. À cette fin, Macherey Nagel propose notamment des modes d’emploi sous forme de pictogrammes, et des codes couleurs pour ne pas confondre les réactifs. L’évolution récente des technologies, depuis 4 ou 5 ans, permet également de fiabiliser davantage les résultats. Là où l’œil du technicien était auparavant indispensable pour vérifier l’absence d’une turbidité interférente, désormais, les appareils contrôlent la présence de ce trouble et préviennent l’utilisateur qui peut alors mettre en œuvre les outils nécessaires pour supprimer cet élément perturbateur.
De même, Hach, Merck, Aqualabo, Cifec, nData s’attachent à simplifier l’analyse en développant des tests en kit, prêts à l’emploi, offrant une assurance qualité complète, associée à un solide support technique. Des solutions prêtes à l’emploi, faciles à installer, prédimensionnés et souvent préconfigurés : que ce soit pour l’analyse de l’eau, la mesure de paramètres spécifiques ou le contrôle de procédés, ces kits standardisés sont conçus pour obtenir des résultats rapides et fiables dans les analyses d’eaux usées, d’eaux potable, d’eaux traitées, etc., sans préliminaires fastidieux.
La gamme de photomètres portables PhotoFlex de Xylem se compose d’une série d’appareils pour la photométrie, la pH métrie et la turbidimétrie. Elle combine précision et faible consommation grâce à la combinaison de filtres optiques et de LED pour 6 longueurs d’onde. Les modèles PhotoFlex pH et PhotoFlex Turb possèdent une fonction de mesure du pH et de la turbidité. Ils sont adaptés pour les mesures in situ de référence des eaux usées dans les stations d’épuration, pour les analyses d’eau potable et en particulier pour la surveillance des plans d’eau en général. Les avantages du photomètre de poche PhotoFlex pH résident dans les mesures complexes de surveillance de l’environnement et du process (fonction de mesure du pH, compensation de température automatique, ammoniac et dioxyde de carbone). Le PhotoFlex Turb est doté des mêmes fonctions que le PhotoFlex pH avec une source de lumière infrarouge supplémentaire pour la mesure néphélométrique (à 90 °C) de la turbidité selon la norme DIN 27027/ISO 7027. Le PhotoFlex STD permet de son côté des mesures photométriques simples pour les analyses de l’eau et autres contrôles de routine sur le terrain et en laboratoire.
Test immunochromatographique rapide directe de Novakits pour la détection qualitative des microcystines et nodularines dans les eaux récréatives (seuil 10 µg/L).

En physico-chimie, la DBO a également fait l’objet de développements importants. Sa mesure est encadrée par des normes DIN et ASTM, une évaluation déterminée au bout de cinq jours à 20 °C à l’abri de la lumière. Dénommée DBO5, elle permet notamment de vérifier la conformité réglementaire des rejets des stations d’épuration urbaines et industrielles. AMS Alliance propose un équivalent réglementaire à la méthode de référence (EN NF 1899-1) permettant d’obtenir des résultats en 48 h seulement et sous format haut-débit : Enverdi®-DBO. Le principe de cette solution repose sur l’utilisation d’un bio-réactif sensible à l’activité respiratoire des cellules. Comme dans les méthodes normées, l’échantillon est incubé en présence de bactéries. Cependant, l’activité respiratoire des bactéries n’est pas déterminée via la mesure de l’oxygène environnant mais directement au niveau cellulaire via un suivi par fluorescence. Au cours du métabolisme de dégradation de la matière organique, le bio-réactif est réduit proportionnellement à la consommation d’oxygène des bactéries en une forme hautement fluorescente. Le résultat est exprimé en mgO2/L grâce à une gamme de solutions standards spécifiques de DBO5 connues. Ce principe, compatible avec une incubation à 30 °C, permet l’obtention d’un résultat équivalent à la DBO5 normée deux fois plus rapidement qu’avec les méthodes de référence. Un décret dérogatoire à l’arrêté du 21 juillet 2015 qui imposait jusqu’à maintenant l’utilisation de la norme NF EN 1899-1 permet de profiter dès à présent des avantages de cette nouvelle méthode dans un cadre réglementaire.

Entre objectivité certaine et interprétation

Des technologies alternatives à l'analyse colorimétrique traditionnelle, comme la chronoampérométrie, permettent de réaliser des analyses de terrain. Par exemple, Cifec commercialise un analyseur Kemio portable du chlore, dioxyde de chlore et de l'acide peracétique, utilisant une électrode mono-usage. Ainsi l'analyse s'en trouve facilitée et les risques d'erreurs diminués, tout en évitant le recours à des réactifs chimiques nécessitant de prendre des précautions d'utilisation.
Reste que la fiabilité n’est pas la même pour tous les kits de tests et des écarts peuvent persister entre les analyses réalisées en laboratoires et celles faites directement sur le terrain. Pour Jérôme Porquez, cela dépend du format de kit utilisé. En effet, si les kits spectrophotométriques offrent une objectivité certaine dans la détermination des concentrations du paramètre recherché, les kits à lecture visuelle restent sujets à une interprétation de la couleur de réaction qui est propre à chaque utilisateur. De plus, selon les conditions d’éclairage, l’expertise visuelle peut être plus difficile.
Pour Sylvain Enguehard, Directeur général chez Novakits, « La différence entre les méthodes en laboratoires et les kits d’analyses rapides n’est pas tant la fiabilité, mais la sensibilité. Et certains tests, comme les multi-résidus en pesticides, ne peuvent pas se faire avec des méthodes directement sur le terrain. Dans ce domaine, on pourra par exemple faire uniquement la détection du glyphosate, à l’aide de tests en bandelettes ».

Novakits travaille avec des producteurs d’eau potable et sur les eaux de baignade. Leur domaine de compétence concerne les pesticides et surtout les toxines de cyanobactéries. « Nous sommes notamment les seuls à proposer des tests terrain pour les cyanotoxines » témoigne Sylvain Enguehard. Les kits proposés reposent sur des coffrets complets incluant les bandelettes et les réactifs utilisables sur le terrain avec un résultat dans l’heure. Avec deux types principaux de coffrets : ceux destinés aux analyses des eaux récréatives, et ceux dédiés aux eaux de surface en vue d’être traitées pour une potabilisation. Ils sont devenus en quelques années des outils essentiels dans une prise de décision rapide par le gestionnaire afin de préserver les populations d’efflorescences très rapides, avec des mesures de prévention pour les baignades, la mise en œuvre de traitement spécifique, etc.

Le développement de nouvelles solutions analytiques pour la détection de polluants ou de contaminants revêt de multiples enjeux : sanitaires, économiques, réglementaires… etc. C’est la raison pour laquelle de nouvelles solutions analytiques apparaissent sans cesse pour améliorer la vitesse d’analyse mais également sa précision. Chaque année, de nouveaux tests sont mis sur le marché. Si toutes les analyses ne peuvent être menées sur le terrain, celles proposées offrent aujourd’hui de bons niveaux de fiabilité, et livrent des résultats souvent rapides, sous réserve de leur bonne utilisation.