Les performances de filtration des filtres de CTA vis-à-vis de particules et d’aérosols microbiens (AM) ont été étudiées ainsi quel’influence des conditions opératoires sur le comportement de microorganismes collectés sur les filtres. A l’échelle du laboratoire, une mini CTA ayant deux étages de filtration en série a été développée et validée pour l’étude de filtres prototypes ayant des géométries industrielles. Trois types de filtres de différentes efficacités ont été considérés : G4, F7 et F9 selon la norme EN 779. Deux configurations de filtres ont été étudiées : 1) G4 plan plissé/F7 à poches et 2) F7/F9 à poches. Les filtres ont été colmatés séquentiellement par des particules d’alumine, qui assurent une fraction minérale, puis du riz microniséqui apporte le champignon Penicillium chrysogenum et assure une fraction organique agissant comme substrat pour les microorganismes. Enfin, un AM composé d’endospores de Bacillus subtilis et de spores d’Aspergillus niger a été nébulisé pour la contamination des filtres. Après colmatage, des périodes de marche/arrêt de la ventilation de différentes durées (10 j ou 6 semaines) ont été simulées. Lors des reprises de la ventilation, des comptages de particules et d’AM en avaldes filtres ont été effectués. Les principaux résultats sont : (i) les filtres placés en 2ème étage présentent un colmatage plus faible que ceux du 1er étage de filtration, (ii) survie de B. subtilis, croissance de P. chrysogenum et décroissance d’A. niger sur les filtres quelle que soit la période d’arrêt de ventilation étudiée, et (iii) lors des reprises de ventilation, il n’a pas été observé de relargage d’AM pour la fraction échantillonnée.D’autre part, deux CTA à pleine échelle ont été étudiées pendant 6 mois. Une CTA ayant deux étages de filtration avec une configuration G4 plan plissé/F7 à poches, traite l’air extérieur et le souffle vers des locaux desservis. L’autre CTA correspond à l’extraction de l’air vicié d’un local pour le rejeter vers l’extérieur. La perte de charge des filtres, l’humidité relative, et la température de l’air ont été suivies en continu. L’efficacité des filtres vis-à-vis des particules et des aérosols microbiens a été mesurée une fois par mois. Une méthodologie originale de suivi mensuel de la concentration des microorganismescollectés sur les filtres a été mise en oeuvre. Les principaux résultats sont : (i) faible évolution de la perte de charge du filtre placé en 2ème étage, (ii) efficacité des filtres G4 comparable à celle des filtres G4 prototypes, (iii) efficacité du filtre F7 plus faible que celle des filtres prototypes, ce qui peut être expliqué par une différence de vitesse de filtration entre les deux échelles, (iv) le filtre G4 de la CTA-extraction contient une concentration de microorganismes 10 fois plus élevée que celle du filtre G4 de la CTA-soufflage après 6 mois de fonctionnement. / Filtration performances of Air Handling Units (AHU) filters regarding particles and microbial aerosols have been studied, as well as the influence of the AHU operational conditions on behavior of microorganisms collected on the filters. A lab-scale AHU with two successive filtration stages was developed and validated for the study of prototype filters with industrial geometries. Three types of filters of different efficiency have been considered : G4, F7 and F9 according to EN 779 Standard. Two configurations of filters were considered: 1) G4 pleated/F7 bag and 2) F7/F9 bag. Filters were sequentially clogged by alumina particles which assured a mineral fraction, and then by micronized rice particles which provides the fungi Penicillium chrysogenum and assures an organic fraction which acts as a substrate for microorganisms. Finally, a microbial aerosol composed by endospores of Bacillus subtilis and spores of Aspergillus niger was nebulized for filters contamination. After clogging, stops and restarts of ventilation were simulated for different durations (10 days or 6 weeks). During restarts of ventilation, particles and microbial aerosols samplings were performed downstream of the filters. Main results are: (i) level of clogging is significantly less important for the 2nd filtration stage than for the first one, (ii) survival of B. Subtilis, growth of P. Chrysogenum and decline of A.niger on the filters whatever the period of time studied, and (iii) during restarts of ventilation, microbial aerosols releasing was not detected for sampled fraction. Moreover, two full-scale AHU were studied during 6 months. One of the AHU studied is equipped with two filters in series: a G4 pleated filter in 1st stage and a F7 bag filter in 2nd stage. This AHU treats the outdoor air to blow it towards the indoor environments. The other one extracts the indoor air to reject it back outdoors. The filters pressure drop, relative humidity and temperature of the air were measured continuously. Filters efficiency regarding particles and microbial aerosols were measured once a month. An original methodology for the monthly estimation of the concentration of microorganisms on the filters was implemented. Main results are: (i) no significant evolution of the filter pressure drop in 2nd stage, (ii) efficiency of G4 filters are comparable to the prototype filtersone, (iii) efficiency of F7 filters are lower than prototype filters one, which can be explained by differences of filtration velocity between the two scales, (iv) after 6 months of operation, concentration of microorganisms on G4 filter of the AHU of extraction is 10 times higher than the G4 filter one of AHU who treats outdoor air.

L'occupation quasi constante des environnements intérieurs (en moyenne 90% du temps), expose en permanence les occupants à une large variété de microorganismes présents dans l'air de ces espaces. En raison de difficultés technologiques liées à la collecte et à l'analyse, ce domaine scientifique reste pourtant quasiment vierge et ce, malgré les retombées possibles dans le domaine de la santé. Le manque est particulièrement marqué, en ce qui concerne l'exposition des individus aux aérosols microbiens et plus globalement la gestion sanitaire de la qualité de l'air des espaces clos. Cette étude a pour objectif la caractérisation de la diversité microbienne de l'air de différents espaces clos collectifs par une approche qualitative et quantitative. L'ensemble de l'étude a porté sur des environnements sensibles d'un point de vue des occupants (Hôpital), de la densité de fréquentation (Le Musée du Louvre) ou d'un temps d'exposition prolongé (Bureau).L'originalité de cette thèse a résidé dans l'association d'une stratégie d'échantillonnage représentative des environnements étudiés et d'outils analytiques pertinents permettant d'étudier la microflore de l'air indépendamment de la cultivabilité des micro-organismes. Pour la première fois, un séquençage haut débit (pyroséquençage 454) a été appliqué à des échantillons d'air intérieur permettant d'accéder à une diversité microbienne rare comme le sont les espèces pathogènes. Les résultats montrent une diversité microbienne plus riche que celle habituellement observée par des méthodes culturales. Plusieurs micro-organismes impliqués dans des problématiques sanitaires ont été retrouvés (Borrelia spp., Burkholderia spp., Legionella spp., Neisseria spp. et Mycobacterium spp.). Les résultats mettent en évidence une stabilité à la fois spatiale et temporelle pour les bactéries retrouvées dans l'air intérieur. Cette stabilité est à la fois qualitative (structure des communautés microbiennes) et quantitative (abondance des microorganismes). La forte présence de séquences d'origine humaine permet de considérer l'Homme comme le principal élément orientant la microflore bactérienne de l'air intérieur. Des « cores species » signant l'air intérieur anthropisé ont pu être identifiées. / The constant occupation of indoor environments (average 90% of the time), constantly confront the occupants to a wide variety of microorganisms from the air of these spaces. Due to technological difficulties related to the collection and the analysis of airborne microorganisms, this field of study remains scanty, despite the potential health impact. The lack is particularly pronounced in terms of understanding of the risks of contamination of people by bioaerosols and overall health management of air quality of confined spaces.This study aims to characterize dynamics of the microbial diversity of different indoor environments. The entire study involved representative environments (hospital, office and museum).The originality of this thesis is the combination of a representative sampling strategy on environments studied and of analytical tools relevant to study the microflora of the indoor air regardless of the culturability of microorganisms.. For the first time, a high throughput sequencing (454 pyrosequencing) was applied to samples of indoor air in order to assess microbial diversity and pathogenic species..Several microorganisms implicated in health problems were found (Borrelia spp., Burkholderia spp. ,Legionella spp., Neisseria spp. and Mycobacterium spp.).The results give a different and more varied qualitative picture than that usually observed by cultural methods. The results show a stability of both spatial and temporal microflora of indoor air. This stability is both qualitative (microbial community structure) and quantitative (abundance of microorganisms). Man can be considered as the main factor driving the indoor air microflora due to the strong presence of sequences of human origin.'Cores species' signing the antropogenic indoor air were identified.

Les performances de filtration des filtres de CTA vis-à-vis de particules et d'aérosols microbiens (AM) ont été étudiées ainsi quel'influence des conditions opératoires sur le comportement de microorganismes collectés sur les filtres. A l'échelle du laboratoire, une mini CTA ayant deux étages de filtration en série a été développée et validée pour l'étude de filtres prototypes ayant des géométries industrielles. Trois types de filtres de différentes efficacités ont été considérés : G4, F7 et F9 selon la norme EN 779. Deux configurations de filtres ont été étudiées : 1) G4 plan plissé/F7 à poches et 2) F7/F9 à poches. Les filtres ont été colmatés séquentiellement par des particules d'alumine, qui assurent une fraction minérale, puis du riz microniséqui apporte le champignon Penicillium chrysogenum et assure une fraction organique agissant comme substrat pour les microorganismes. Enfin, un AM composé d'endospores de Bacillus subtilis et de spores d'Aspergillus niger a été nébulisé pour la contamination des filtres. Après colmatage, des périodes de marche/arrêt de la ventilation de différentes durées (10 j ou 6 semaines) ont été simulées. Lors des reprises de la ventilation, des comptages de particules et d'AM en avaldes filtres ont été effectués. Les principaux résultats sont : (i) les filtres placés en 2ème étage présentent un colmatage plus faible que ceux du 1er étage de filtration, (ii) survie de B. subtilis, croissance de P. chrysogenum et décroissance d'A. niger sur les filtres quelle que soit la période d'arrêt de ventilation étudiée, et (iii) lors des reprises de ventilation, il n'a pas été observé de relargage d'AM pour la fraction échantillonnée.D'autre part, deux CTA à pleine échelle ont été étudiées pendant 6 mois. Une CTA ayant deux étages de filtration avec une configuration G4 plan plissé/F7 à poches, traite l'air extérieur et le souffle vers des locaux desservis. L'autre CTA correspond à l'extraction de l'air vicié d'un local pour le rejeter vers l'extérieur. La perte de charge des filtres, l'humidité relative, et la température de l'air ont été suivies en continu. L'efficacité des filtres vis-à-vis des particules et des aérosols microbiens a été mesurée une fois par mois. Une méthodologie originale de suivi mensuel de la concentration des microorganismescollectés sur les filtres a été mise en oeuvre. Les principaux résultats sont : (i) faible évolution de la perte de charge du filtre placé en 2ème étage, (ii) efficacité des filtres G4 comparable à celle des filtres G4 prototypes, (iii) efficacité du filtre F7 plus faible que celle des filtres prototypes, ce qui peut être expliqué par une différence de vitesse de filtration entre les deux échelles, (iv) le filtre G4 de la CTA-extraction contient une concentration de microorganismes 10 fois plus élevée que celle du filtre G4 de la CTA-soufflage après 6 mois de fonctionnement.