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Cuivre 02: Études 01: Test bactérien: Le pot en cuivre désinfecte l’eau

Garder l’eau potable dans des pots en cuivre tue les bactéries diarrhéiques contaminantes -- Les pots en cuivre éliminent les bactéries -- Les pots en cuivre augmentent le pH de l’eau -- Pots en cuivre pour les pays en développement

de Michael Palomino (2020 - traduction 2025)

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Garder l’eau potable dans des pots en cuivre tue les bactéries diarrhéiques contaminantes

Traduction de: Le stockage de l’eau potable dans des pots en cuivre tue les bactéries diarrhéiques contaminantes
(ENGL orig.: Storing Drinking-water in Copper pots Kills Contaminating Diarrhoeagenic Bacteria)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3312355/


V.B. Preethi Sudha,1 Sheeba Ganesan,1 G.P. Pazhani,2 T. Ramamurthy,2 G.B. Nair,2 und Padma Venkatasubramaniancorresponding author1
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Résumé

Dans la plupart des pays en développement, l’eau est contaminée par des microbes et constitue un problème majeur. Le traitement de l’eau coûte cher, surtout dans les zones rurales. L’Ayurveda recommande de stocker l’eau potable dans des récipients en cuivre. L’étude visait à évaluer l’effet des récipients en cuivre sur l’eau potable contaminée. Les échantillons d’eau ont également été mélangés avec d’importantes bactéries de la diarrhée, notamment le choléra (Vibrio cholerae O1, Shigella flexneri 2a, Escherichia coli entérotoxinogènes, E. coli entéropathogène, Salmonella enterica Typhi et Salmonella Paratyphi).

Les pots en cuivre éliminent les bactéries

Si l’eau potable (pH 7,83 ± 0,4 ; Source: sol) contaminé avec 500 UFC/ml des bactéries ci-dessus et stocké pendant 16 heures à température ambiante dans des pots en cuivre, aucune bactérie n’a pu être obtenue sur le milieu de culture. Après cela, l’eau ne pouvait plus être contaminée et il y avait une perte de cultivabilité. Il s’agit du premier rapport sur l’effet du cuivre sur S. flexneri 2a, E. coli entéropathogène et Salmonella Paratyphi.

Les pots en cuivre augmentent la valeur du pH de l’eau

Après 16 heures, le pH de l’eau dans les pots en cuivre a légèrement augmenté, passant de 7,83 à 7,93, tandis que les autres paramètres physicochimiques sont restés inchangés. La teneur en cuivre (177 ± 16 ppb) de l’eau stockée dans des pots en cuivre était dans les limites autorisées par l’Organisation mondiale de la santé.

Pots en cuivre pour les pays en développement
Le cuivre est une solution prometteuse pour la purification microbienne de l’eau potable, en particulier dans les pays en développement.

Le texte du rapport d’étude avec chaque mot (traduction)

[Détails]: Introduction

L’approvisionnement en eau potable de la majorité de la population mondiale, en particulier des pays en développement, reste un problème majeur. Environ un milliard de personnes n’ont pas accès à l’eau potable (). L’eau et les aliments contaminés par des bactéries, des virus et des protozoaires provoquent une diarrhée infectieuse. La diarrhée est l’une des principales causes de mortalité et de morbidité, en particulier chez les enfants des pays en développement (), causant deux millions de décès chaque année (). Les principaux agents pathogènes étiologiques qui causent plus d’un million de décès par diarrhée par an, en particulier dans les pays en développement, sont l’entérotoxinogène Escherichia coli (ETEC), les rotavirus, les espèces Vibrio cholerae et Shigella, qui se propagent par l’eau et les aliments contaminés ou d’une personne à l’autre (). En Inde, il y a encore des épidémies de choléra dans de nombreux États. Entre 1996 et 2007, au moins 222 038 personnes ont été touchées par le choléra (). La shigellose, également connue sous le nom de dysenterie bacillaire aiguë, est associée à des complications, telles que le syndrome hémolytique et urémique, qui peut être fatal (). Shigella flexneri est responsable d’environ 10 % de toutes les diarrhées chez les enfants de moins de cinq ans (). L’infection par ETEC est associée à la diarrhée du voyageur, et le taux d’infection est plus élevé en Inde que dans d’autres pays en développement (). Parmi les virus, les rotavirus sont la cause la plus fréquente de diarrhée chez les nourrissons et les enfants. En Asie, les rotavirus sont responsables de 45 % des admissions à l’hôpital pour diarrhée infantile sévère ().

Alors que la qualité microbienne n’est qu’un des paramètres de l’eau potable, c’est un problème majeur et une cause d’épidémies dans les pays en développement. Les interventions communautaires existantes pour fournir aux populations de l’eau potable présentent de nombreuses lacunes, et des études ont montré que les interventions au point d’utilisation des ménages contribuent à une réduction de 30 à 40 % des maladies diarrhéiques (). En outre, dans des pays comme l’Inde, où seulement 28 % des ménages ont accès à l’eau du robinet (), les interventions PoU sont un moyen durable de fournir de l’eau potable.

Le stockage de l’eau dans des pots en cuivre et en argent est mentionné dans les anciens textes ayurvédiques pour purifier l’eau (). Notre étude précédente a fourni des preuves en laboratoire de l’activité antibactérienne des pots en cuivre dans l’eau distillée (). Nous avions également signalé l’avantage d’utiliser un appareil à base de cuivre que nous avions inventé, qui était tout aussi efficace que le pot, mais à une fraction du coût (). L’eau distillée est légèrement acide (pH 6,7 ± 0,05), ce qui pourrait améliorer la lixiviation du cuivre. L’étude porte sur l’eau potable normale (pH 7,83 ± 0,4) dans des récipients en cuivre et sur l’effet sur les bactéries de la diarrhée.

Preparation of bacterial cultures

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Souches bactériennes

L’Institut national a envoyé divers virus tels que: V. cholerae O1 IDH 02474 (VC), S. flexneri type 2a IDH 02196 (SF), Salmonella enterica Typhi 500865 (SET) et l’entérotoxine E. coli (LT + ST) IDH 01254 (ETEC), ainsi que des virus du choléra et des maladies entériques (NICED), Kolkata, Inde. Le S. Paratyphi A B/05 (SPT) a été acheté au St. Johns Medical College de Bangalore, en Inde, et confirmé par le NICED. E. coli E 2347 entéropathogène (EPEC) provenait du Christian Medical College (CMC) de Vellore, en Inde.

Production de cultures bactériennes

Les cultures de la gélose nutritive ont été étalées sur des milieux sélectifs, y compris le milieu gélosé au bleu d’éosine-méthylène (EMB) (HIMEDIA, Mumbai, Inde) pour les espèces E. coli, le milieu xylose-lysine-dextrose (XLD) (HIMEDIA) pour les espèces Salmonella, le milieu de gélose entérique henctoen (HEA) (Difco, États-Unis) pour Shigella, et le milieu de citrate de thiosulfate de saccharose biliaire (TCBS) (HIMEDIA) pour V. cholerae et ont été incubés chez un bactériologiste pendant 16 à 18 heures à 37 °C (IN 18 DF,  Servewell Instruments Private Limited, Bangalore, Inde). Après incubation, une seule colonie a été sélectionnée et inoculée dans 2 ml de bouillon Luria Bertani (Difco) et incubée pendant 16 à 18 heures dans un incubateur bactériologique à 37°C. Cette culture de nuit a été diluée en série dans une solution saline normale (NaCl, 0,85 %) pour l’inoculation dans l’eau.

Activité antibactérienne du pot en cuivre sur l’eau de boisson inoculée avec des agents pathogènes entériques

La méthode expérimentale suivante était essentiellement la même que celle de Sudha et al. (12). Les pots en cuivre d’une capacité de 2 L (test) achetés auprès de fournisseurs locaux ont été soigneusement nettoyés et autoclavés à chaque fois avant utilisation. Des bouteilles en verre pré-stérilisées de 1 litre (Schott Duran, Mayence, Allemagne) ont servi de contrôle.

L’eau a été recueillie au robinet (eau souterraine pompée dans le réservoir d’eau) du département de microbiologie de la FRLHT (Fondation pour la renaissance des traditions de santé locales) à Bangalore et autoclave. L’eau stérilisée a été inoculée avec une culture de nuit diluée en série de bactéries diarrhéiques dans ~500 unités d’élevage de colonies (UFC)/mL. La même chose a été dénombrée par une méthode de plaque d’épandage sur gélose nutritive (HIMEDIA). Deux litres d’eau inoculée ont été versés dans des pots en cuivre (2 × 2 L) et un litre chacun dans chacune des deux bouteilles Schott Duran pré-stérilisées. Après 16 heures d’incubation à température ambiante (26 ± 2 °C), 100 μmgr ; l Des échantillons sont prélevés dans chaque récipient et placés pour compter les bactéries sur la gélose nutritive. La réanimation des cellules sublétales endommagées a été surveillée par un processus d’enrichissement (13). Trois ml d’échantillon d’eau d’essai ou témoin ont été mélangés à un volume égal d’eau peptone à double concentration (milieu d’enrichissement) et incubés à 37 °C pendant 24 heures. Après l’incubation, la turbidité du milieu a été observée, et une boucle de la culture enrichie a également été étalée sur les milieux sélectifs respectifs, comme mentionné précédemment, et observée pour la croissance après 24 heures d’incubation à 37°C. Toutes les expériences ont été menées trois fois, en conservant des doublons à chaque fois.

Après 16 heures d’incubation à température ambiante (26 ± 2 °C), 100 μmgr ; l Des échantillons sont prélevés dans chaque récipient et placés pour compter les bactéries sur la gélose nutritive. La réanimation des cellules sublétales endommagées a été surveillée par un processus d’enrichissement (13). Trois ml d’échantillon d’eau d’essai ou témoin ont été mélangés à un volume égal d’eau peptone à double concentration (milieu d’enrichissement) et incubés à 37 °C pendant 24 heures. Après l’incubation, la turbidité du milieu a été observée, et une boucle de la culture enrichie a également été étalée sur les milieux sélectifs respectifs, comme mentionné précédemment, et observée pour la croissance après 24 heures d’incubation à 37°C. Toutes les expériences ont été menées trois fois, en conservant des doublons à chaque fois.

Analyse de l’eau physiquement et chimiquement

Les essais et les contrôles de l’eau inoculée ont été examinés avant et après l’incubation pour déterminer les propriétés physicochimiques telles que le pH, la turbidité, les solides dissous totaux (TDS), l’alcalinité, la dureté, la teneur en chlorure et en sulfate, conformément aux protocoles du Bureau of Indian Standards (). . Le pH a été calculé à l’aide d’un pH-mètre (DI 707 ; Digisun Electronics, Hyderabad, Inde). La teneur en cuivre a été déterminée à l’aide de Spectroquant (Merck, Darmstadt, Allemagne), un kit prêt à l’emploi disponible dans le commerce, tel que décrit dans Sudha et al. ().


RÉSULTATS

Activité antibactérienne du pot en cuivre sur l’eau de boisson inoculée avec des agents pathogènes entériques

[Ce qui s’est passé dans les pots en cuivre]: VC, SF, ETEC, EPEC, SET et SPT inoculés dans l’eau n’ont pas pu être obtenus sur le milieu de croissance spécifique mentionné dans les procédures (tableau 1). Dans les flacons en verre témoins, en revanche, le nombre de bactéries inoculées est resté le même ou a légèrement augmenté (tableau 1). [Dans les pots en cuivre] après l’incubation dans le bouillon d’enrichissement, il n’y avait pas de turbidité visible dans les échantillons d’essai, et aucune bactérie n’a pu être obtenue lorsque les cultures enrichies ont été étalées sur des milieux sélectifs. Au cours des contrôles [dans les flacons en verre], la turbidité du milieu d’enrichissement et la croissance subséquente des bactéries sur un milieu sélectif ont été observées (tableau 1), les VC développant une colonie jaune typique sur le milieu TCBS, les colonies vertes typiques SF sur le milieu HEA, les espèces de Salmonella se développant en colonies roses avec ou sans centre noir sur un milieu XLD, et l’ETEC et l’EPEC développant leur éclat métallique typique sur un milieu gélosé EMB. Cela indique que les bactéries présentes dans les échantillons d’essai [provenant de récipients en cuivre] avaient été complètement tuées ou avaient perdu leur cultivabilité sur des milieux.

Tableau 1

Stockage de nuit de l’eau du robinet inoculée: comparaison des pots en cuivre - bouteille en verre

Dose en pots en cuivre UFC/mL
après la vaccination
Mesure bactérienne dans des pots en cuivre UFC/mL après vaccination Croissance de flacons en verre de culture bactérienne
après la vaccination
Mesure bactérienne dans des flacons en verre UFC/mL après vaccination Croissance de la culture bactérienne

Bactérie vaccinée
 Situation avant la vaccination
Dose en UFC/mL
 Pots en cuivre
après la vaccination
Mesure bactérienne en UFC/mL
 Pots en cuivre après vaccination
Croissance de la culture bactérienne
 Bouteilles en verre
après la vaccination
Mesure bactérienne en UFC/mL
 Flacons en verre après la vaccination
Croissance de la culture bactérienne
V. cholerae O1 IDH 2474 506±11 Pas de croissance Pas constatée
 516±11 Constatée
S. flexneri 2a IDH 02196 533±28 Pas de croissance Pas constatée 530±26 Constatée
ETEC IDH 01254 513±23 Pas de croissance Pas constatée 866±83 Constatée
EPEC E2347 506±11 Pas de croissance Pas constatée 600±10 Constatée
S. enterica Typhi 500865 170±53 Pas de croissance Pas constatée 109±66 Constatée
S. Paratyphi A 453±109 Pas de croissance Pas constatée 361±67 Constatée

CFU=Colony-forming unit (unité avec la formation des colonies);

EPEC=Enteropathogenischer Escherichia coli;

ETEC=Enterotoxigenischer Escherichia coli

Paramètres physiques et chimiques

La teneur en cuivre qui avait été détachée dans les échantillons d’essai était de 177 ± 16 ppb, ce qui était bien en deçà de la limite de 2000 ppb de l’OMS (tableau 2). L’ATD, l’alcalinité, la dureté, la teneur en chlorure et en sulfate sont demeurées les mêmes dans les échantillons d’essai et les échantillons témoins avant et après l’incubation, sauf que le pH des échantillons d’essai (pot de cuivre) a légèrement augmenté, passant de 7,83 ± 0,4 à 7,93 ± 0,3 pendant 16 heures après l’incubation (tableau 2).

Tableau 2

Qualité physico-chimique de l’eau du robinet avant et après incubation dans des pots en cuivre et des bouteilles en verre


Paramètre
 		Limite autorisée (BIS/OMS*) Avant la vaccination Après le test de vaccination Après le contrôle de la vaccination
Alcalinité (mg/L) 600 25 25 25
Dureté (mg/L) 600 280 280 280
Turbidité (NTU) 10 0.47 0.47 0.47
ATT (mg/L) 2,000 700±49.5 655±35.4 690±14
Chlorures (mg/L) 1,000 35.45 35.45 35.45
Sulfates (mg/L) 400 86.5 86.5 86.5
pH
 8.5-9.0 7.83±0.4 7.93±0.3 7.83±0.4
Teneur en cuivre (mg/L)* 2
 <DL 0.1 0.177±0.016 <DL

*Limite valable au test = 0,02 mg/L;

BIS=Bureau of Indian Standards (Bureau des normes dans l'Inde);

DL=Detecting limit (Valeur limite valable pendant le test);

NTU=Nephelometric turbidity unit (Unité de turbidité);

TDS=Total dissolved solids (TDS = quantité totale de solides dissous);

WHO=World Health Organization (=OMS = Organisation mondiale de la santé)


DISCUSSION

Aucun agent pathogène n’a pu être trouvé dans l’eau des récipients en cuivre, même après une vaccination supplémentaire. Il s’agit du premier rapport sur l’activité antibactérienne du cuivre contre les souches pathogènes de SF, EPEC et SPT. Le pot en cuivre est tout aussi actif avec de l’eau potable normale (pH 7,83 ± 0,4) que celui que nous avons fait auparavant () avec de l’eau distillée (pH 6,7 ± 0,05). Moins de cuivre (177 ± 16 ppb) se dissout dans l’eau potable normale que dans l’eau distillée [acide] (~420 ppb).

D’autres études ont montré que, selon les conditions de pH et de température, l’eau de cuivre dans les récipients en cuivre est mortelle, l’inactivation la plus rapide se produisant lorsque le pH dépasse le pH 7 (neutre) et que la température descend en dessous de 35 °C (). Il a également été démontré que le cuivre a un effet plus ou moins important sur E. coli, même en présence de composants organiques et inorganiques dans l’eau (). Des expériences en laboratoire ont montré que le cuivre tue Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (), Campylobacter jejuni et S. enterica (). Les résultats de ces études suggèrent que le cuivre peut agir sur un certain nombre d’organismes dans différentes conditions. Il est également important de tester l’effet du cuivre sur différentes sources d’eau potable dans différentes conditions de terrain. L’innocuité du cuivre dissous dans l’eau ne semble pas être un problème, car des études ont montré que la directive actuelle de l’OMS de 2 mg Cu/L est sûre (,) et que les niveaux libérés dans l’étude étaient de 1/20 des limites autorisées. Dans la présente étude, il a été observé que les autres paramètres physico-chimiques de l’eau potable restent inchangés après des interventions au cuivre, de sorte que cette méthode est généralement possible.

Nous avons observé que les bactéries qui n’étaient plus détectées dans les échantillons d’essai n’étaient pas revitalisées même après l’enrichissement et le placage sur des sols sélectifs. Cela indique qu’ils ont perdu leur cultivabilité sur milieu non sélectif et sur milieu d’enrichissement et sélectif. Cependant, nous n’avons pas encore confirmé s’ils se sont transformés en un état viable mais non cultivable (VBNC). VBNC est une affection chez les bactéries dans laquelle les cellules ne se développent pas sur des milieux couramment utilisés, mais sont toujours viables (). Les bactéries VBNC ont été étudiées à l’aide de diverses méthodes, notamment le changement de température (), l’utilisation du milieu d’enrichissement (), les changements dans le milieu de croissance, l’utilisation d’un sac d’embryons de poulet, à travers une boucle illéale de lapin (), ou la co-culture avec des cultures de cellules eucaryotes (). Les bactéries VBNC ont été observées à l’aide de colorants viables () et de la microscopie (,,).


Les surfaces en cuivre tuent rapidement tout

Le cuivre détruit E. coli

Des études ont montré que les surfaces en cuivre tuent complètement les bactéries. Les E. coli inoculés sur des coupons de cuivre ont été complètement tués.

Le cuivre endommage les membranes chez les bactéries

Les études ont conclu que les ions cuivre provoquaient une destruction complète des bactéries par des dommages à la membrane (). Cependant, le mécanisme d’action du cuivre sur les bactéries n’est pas entièrement compris.


Surfaces en cuivre dans les hôpitaux+cliniques - traitement de l’eau potable dans des pots en cuivre (par exemple en Inde)

Bien que des études aient montré que les surfaces en cuivre sont bénéfiques pour améliorer l’hygiène publique dans les établissements de santé, l’utilisation potentielle du cuivre pour purifier l’eau potable, en particulier dans les pays en développement, n’a pas été largement étudiée. Les résultats de notre étude montrent donc que le cuivre a le potentiel de fournir de l’eau potable sans danger pour les microbes aux masses rurales des pays en développement. L’utilisation de pots en cuivre dans les ménages indiens est répandue, il est donc probable qu’elle soit socialement acceptée par les gens. Sa fonction ne dépend pas du carburant, de l’électricité, des filtres remplaçables, de l’intensité de la lumière du soleil, etc. pour le faire fonctionner ou l’entretenir. Il s’agit simplement d’un stockage passif de l’eau. Cela tient compte de la situation dans les villages ruraux et les bidonvilles urbains des pays en développement. Les avantages pour la santé qui peuvent être obtenus en utilisant un pot en cuivre comme dispositif de purification de l’eau PoU l’emportent de loin sur le coût du pot lorsqu’il est divisé entre les membres d’une famille rurale, d’autant plus qu’il s’agit d’un investissement unique sans coûts récurrents. Cependant, il est important de s’interroger sur son utilisation dans des conditions réelles dans la dynamique des budgets cibles dans les pays en développement afin d’en comprendre pleinement les limites.

[Cela signifie: Si personne ne tombe plus malade avec des pots en cuivre, vous pouvez limiter les familles à 3 enfants et utiliser des contraceptifs, etc.].


Action de grâce

L’étude a été soutenue par le programme ETC CAPTURED aux Pays-Bas (subvention n° DGIS/D). Les auteurs tiennent à remercier M. Darshan Shankar, conseiller auprès de l’IAIM, pour son soutien constant.

Sources

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Articles du "Journal of Health, Population, and Nutrition" sont avec sont fournis ici avec l’aimable autorisation de BioMed Central

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