# Légionellose

La légionellose est une maladie infectieuse due à une bactérie d'origine hydro-tellurique de la famille des Legionellaceae (Brenner et al. 1979) dont la plus connue est Legionella pneumophila. La bactérie se développe dans les réseaux d'eau douce naturels ou artificiels et dans un milieu organique favorable à leur développement (stations thermales, climatiseurs, etc.) riche en fer, zinc, aluminium.
Également connue sous le nom de « maladie du légionnaire » car le premier cas connu est apparu lors d'un congrès de l'American Legion, elle atteint les poumons et fait partie des maladies à déclaration obligatoire en France, en Belgique et au Canada depuis 1986. Son incidence en France est de 1 897 cas en 2022 selon Santé publique France, elle est stable depuis 2005 aux alentours de 1800 cas par an.

## Histoire

La légionellose est découverte après une épidémie de pneumonie en juillet 1976 parmi les participants d'une convention de l'American Legion à l'hôtel Bellevue-Stratford de Philadelphie. Sur les 182 cas signalés, principalement des hommes, 29 décèdent. Le 18 janvier 1977, l'agent responsable est identifié comme étant une souche bactérienne inconnue jusqu'alors, baptisée par la suite Legionella selon l'American Legion. L'espèce à l'origine de l'épidémie est nommée Legionella pneumophila$^,$$^,$. Selon l'enquête qui a suivi, le système de climatisation d'un hôtel est responsable de l'épidémie.
À la suite de cette découverte, des épidémies inexpliquées de maladies respiratoires graves survenues dans les années 1950 sont rétrospectivement attribuées à la légionellose ; le cas le plus ancien attribué à la légionellose date de 1947. La maladie du légionnaire est également devenue un exemple historique marquant de maladie infectieuse émergente. Le plus grand foyer de légionellose est répertorié à Murcie en Espagne en 2001, où plus de 300 personnes sont affectées par la maladie à partir d'un système avec tour de refroidissement$^,$.

## Agent causal

Les agents infectieux sont des bactéries appartenant à la classe des légionelles, bacille à Gram négatif ; il existe au moins 53 espèces, mais Legionella pneumophila est la bactérie la plus fréquemment en cause en pathologie humaine en Occident. D'autres espèces de Legionella ont été isolées : L. longbeachae, L. micdadei, L. bozemanii, etc. En Australie, L. longbeachae est plus souvent l'agent causal de la légionellose que L. pneumophila.

## Mode de contamination

La contamination a lieu par inhalation de gouttelettes d'eau contenant des bactéries, en suspension dans l'air. Les installations d'eau en cause sont : douche, robinets, spas, fontaines, nébuliseurs, station de lavage automobile, tours aéroréfrigérantes, et de manière générale, tout équipement qui pulvérise de l'eau en fines gouttelettes.
Pour Legionella longbeachae, la contamination se fait lors d'inhalation de poussières de terreau de rempotage. Ce mode de contamination reste cependant très rare en France (1 cas en 2022).
La fréquence des légionelloses est plus élevée au cours de l'été.
La bactérie se développe principalement dans les eaux dont la température est comprise entre 25 et 47 °C. C'est pourquoi il est recommandé de régler son chauffe-eau à une température d'au moins 55 °C pour empêcher la prolifération du bacille (des températures supérieures favorisent l'entartrage des canalisations). Les légionelles ne se reproduisent plus à 55 °C et sont détruites à partir de 60 °C.
La transmission interhumaine a été peu décrite mais un cas a été identifié en 2015. L'infection par ingestion d'eau contaminée n'a jamais été décrite. Les cas de légionellose chez l'enfant sont extrêmement rares.

## Formes

La légionellose cause trois formes de maladies différentes : la fièvre de Pontiac, la maladie du légionnaire et des syndromes extra pulmonaires.

### Fièvre de Pontiac

La fièvre de Pontiac est une forme non-pneumonique de la légionellose. Ses symptômes sont similaires à ceux d'une forte grippe, tel que de la fièvre ou des douleurs musculaires. Elle n'a pas d'effet à long terme et guérit en moyenne en une semaine.
Elle a un taux d'attaque haut puisqu'elle affecte près de 95 % des personnes exposées. Sa période d'incubation se situe entre 24 et 48 heures.

### Maladie du légionnaire

La maladie du légionnaire n'a pas de symptômes caractéristiques et peut dans certains cas être asymptomatique. La plupart du temps, les premiers signes de la maladie sont des malaises, de la léthargie, des troubles de l'appétit ou une toux sèche. Une majorité de cas connaît une fièvre accompagnée de frissons dès le premier jour. Sans traitement, les symptômes de la maladie du légionnaire empirent après une semaine et peuvent être mortels. Un traitement rapide permet un rétablissement complet dans la plupart des cas. Des séquelles, telles que des cicatrices pulmonaires, des problèmes de mémoire ou de la fatigue, peuvent cependant subsister jusqu'à plusieurs mois.
Le taux d'attaque de la maladie du légionnaire se situe entre 0,4 et 14 % dans les hôpitaux et entre 0,1 et 5 % dans le reste des cas. La période d'incubation est de 2 à 10 jours, pouvant aller jusqu'à 20 jours pour les cas extrêmes ; une étude aux Pays-Bas a démontré une moyenne de 7 jours pour une épidémie spécifique.

### Syndromes extra pulmonaires

Dans certains cas, la légionellose peut se propager à d'autres organes. Legionella pneumophila a ainsi été retrouvé dans la rate, le foie, les reins, le myocarde, les os, la moelle osseuse, les articulations, les ganglions lymphatiques et l'appareil digestif, causant par exemple des sinusites, des cellulites ou des pancréatites.

## Transmission

Fin 2003-début 2004, une épidémie provoquant 85 cas (dont 17 décès) de légionelloses dans un arrondissement de Lens et incriminant comme l’une des sources possibles une tour aéroréfrigérante d’une entreprise, nous montre que l’urbanisation et les progrès technologiques ont donné la possibilité à des Légionelles de se développer dans nos installations techniques, d’être diffusées sous forme d’aérosols, puis inhalées. L’inhalation étant la voie de contamination communément admise. Les nombreux travaux menés depuis les premiers cas de légionellose en 1976 à Philadelphie ont montré que l’environnement aquatique naturel et artificiel (lacs, rivières, étangs et même dans les sols) était le réservoir de la grande famille des légionelles dont seules quelques espèces voire sérogroupes sont majoritairement responsables d’affections respiratoires.
L’une des particularités de cette famille de bactéries est qu’elle est détectable dans des eaux ou des réseaux d’eau, à des températures allant de 5,7 à 63 °C même si son optimum thermique est compris entre 25 et 43 °C. L’autre grande particularité de cette bactérie thermophile est son mode de survie basé sur un parasitisme naturel de divers protozoaires de la microflore aquatique (ciliés et amibes libres de type Naegleria, Acanthamoeba).
Cette double propriété écologique, thermophilie et parasitisme, font des légionelles de redoutables bactéries ubiquitaires de notre environnement expliquant leur présence dans 30 à 60 % des prélèvements d'eau chaude sanitaire réalisés dans les hôpitaux, hôtels, bâtiments et lieux d'habitation (immeubles ou maisons individuelles). Par ailleurs de nombreux réseaux d’eaux peuvent être contaminés, à côté des classiques eaux chaudes sanitaires domestiques ou tours aéroréfrigérantes, sont aussi concernés les équipements de stations thermales, les fontaines décoratives, les bains à remous et plus surprenant de rares machines à glace et fontaines réfrigérantes.
La prévention et la surveillance des légionelloses, notamment dans les établissements de santé ont fait l’objet en France depuis 1997 d’un renforcement réglementaire, justifié par l’évolution des connaissances. La dernière circulaire du 22 avril 2002 relative à la prévention du risque lié aux légionelles précise, entre autres, des mesures de prévention à mettre en œuvre pour lutter contre les légionelloses. Compte tenu de la faible production d’aérosols lors de l’utilisation normale de l’eau à un robinet, les dispositions préventives ont été menées prioritairement dans les lieux pourvus de douches ou douchettes.
Par ailleurs, le Centre National de Référence des Légionelles recueille et effectue le typage de toutes les souches cliniques isolées en France. Cette surveillance épidémiologique permet le recensement et la comparaison des souches.

## Symptômes

La période d'incubation (temps écoulé entre le contact avec le microbe et l'apparition des premiers signes) est de 2 à 10 jours (et jusqu'à 19 jours).
Il n'y a pas de signe clinique spécifique de la légionellose, la maladie se manifeste principalement par une pneumopathie sévère et progressive accompagnée de nombreux symptômes extra-pulmonaires :

### au niveau général

* altération de l'état général,
* malaise,
* céphalées,
* fièvre (la température dépasse 40 °C chez plus de la moitié des malades) et frissons ;

### au niveau pulmonaire

* toux sèche ou non (c'est-à-dire produisant une expectoration) assez fréquemment,
* dyspnée (difficulté à respirer) pouvant faire croire à une embolie pulmonaire,
* hémoptysies (crachats de sang de faible abondance),
* douleur thoracique ;

### au niveau extra-pulmonaire

* manifestations neurologiques : confusion, désorientation, obnubilation, léthargie, coma, délire et hallucinations,
* myalgies (douleurs musculaires),
* troubles digestifs : diarrhée, nausées et vomissements, douleurs abdominales.

## Physiopathologie

Après inhalation, dans les poumons, les bactéries sont phagocytées par les macrophages alvéolaires. La légionelle va ensuite utiliser les mécanismes du trafic intracellulaire de la cellule-hôte qu'elle va exploiter afin de créer une vacuole (Legionella-containing vacuole) au sein de laquelle elle est protégée des mécanismes de défense de l'hôte (pas de fusion avec les lysosomes), modifiant l’expression de plus de 4800 gènes (dont ceux codant l’interleukine 6 ou le récepteur extra-cellulaire TLR5 (en), directement impliqués dans l’immunité innée) de la cellule hôte grâce notamment à la protéine RomA qui change la conformation de son ADN. Dans cette vacuole, Legionela va changer de phénotype et passer de sa forme flagellée virulente à sa forme réplicative. Après multiplication, la bactérie détruit la cellule-hôte et contamine les cellules avoisinantes, permettant à l'infection de s'étendre. Le déroulement successif de ces étapes est orchestré par un facteur de virulence essentiel de la bactérie : le système de sécrétion de type IV (aussi appelé Dot/Icm). La défense de l'organisme hôte repose sur le rôle décisif d'acteurs de l'immunité innée que sont les récepteurs de type Toll et de type NOD. Ceux-ci reconnaissent des éléments bactériens (lipopolysaccharide, flagelline) conservés au cours de l'évolution et mettent en jeu des voies de défense (inflammation, pyroptose) aboutissant à la mort cellulaire et ainsi à la restriction de l'infection.

## Diagnostic

La radiographie du thorax peut montrer un infiltrat pulmonaire ainsi qu'un épanchement pleural. Les images peuvent persister un certain temps après la fin du traitement.
Seuls les examens microbiologiques permettent d'affirmer la maladie. Parmi les nombreuses méthodes de détection la recherche d'antigènes solubles urinaires est la méthode qui a révolutionné la prise en charge de la légionellose. Cependant, elle ne permet de détecter qu'un antigène de Legionella pneumophila de sérogroupe 1 avec une très bonne spécificité mais une modeste sensibilité. Le développement de la PCR en fait un outil d'avenir.

## Traitement

Le traitement doit être mis en route rapidement. Compte tenu de la localisation intracellulaire de la bactérie les antibiotiques recommandés sont les macrolides, les fluoroquinolones, les deux ayant une efficacité comparable. La durée du traitement vient d'être revue à la baisse par l'Ansm ; elle est de huit à quatorze jours mais peut être allongée à 21 jours voire plus dans les cas graves et chez les sujets fragilisés. Dans ces cas, le traitement sera utilisé par voie intraveineuse et la bithérapie sera favorisée.

## Mesures générales de prévention

Pour limiter le développement des légionelles, il est nécessaire d’agir à trois niveaux :
* éviter la stagnation (bras morts) et assurer une bonne circulation de l’eau ;
* lutter contre l’entartrage et la corrosion par une conception et un entretien adapté à la qualité de l’eau et aux caractéristiques de l’installation ;
* maintenir l’eau à une température élevée (minimum 55°C) dans les installations, depuis la production et tout au long des circuits de distribution et mitiger l’eau au plus près des points d’usage.
La mise en œuvre de ces actions limite, voire supprime, la nécessité de réaliser des interventions curatives ponctuelles sur les réseaux telles que des chocs chlorés ou thermiques, lesquelles ne garantissent pas une réduction de la contamination à long terme. En effet de telles mesures peuvent parfois avoir pour conséquences, un déséquilibre de la flore microbienne, et la dégradation des installations, favorisant ainsi la création de nouveaux gîtes favorables à la prolifération des légionelles.
Il ne faut pas oublier qu’un réseau d’eau n’est pas uniquement constitué d’un contenant, la canalisation, et d’un contenu, l’eau transportée, mais d’un écosystème très complexe. La face interne des canalisations est quasi systématiquement recouverte d’un biofilm, c’est-à-dire d’une matrice complexe de polymères extracellulaire et de sels minéraux dans laquelle se fixent des bactéries comme les légionelles. Ce biofilm joue un rôle protecteur prépondérant des bactéries hébergées. Dans un réseau de distribution d’eau, seules les bactéries fixées prolifèrent, car la croissance bactérienne est négligeable pour les bactéries en suspension (cas des légionelles libres). Malheureusement, les bactéries des biofilms résistent à des températures ou à des concentrations de désinfectants 1 000 à 1 500 fois supérieures à celles qui tuent les cellules planctoniques des mêmes espèces. L’augmentation de cette résistance est liée à la consommation des désinfectants par le biofilm. En conséquence, les résultats des essais de désinfectants menés in vitro sont très différents de ceux obtenus in situ.
De plus, l’évolution de la teneur en bactéries cultivables dans le biofilm au cours des traitements de désinfection montre qu’un traitement répété de manière séquentielle (alternance de désinfection de quelques heures et de phase de recolonisation de quelques jours) avec différents désinfectants (chlore, monochloramine, ozone, acide peracétique, ammonium quaternaire ou choc thermique + choc chloré) a pour conséquence que la deuxième désinfection est moins efficace que la première et la recolonisation bactérienne est plus rapide.
Pour éviter de désinfecter, il est nécessaire d’avoir un réseau bien conçu et de réaliser un entretien rigoureux et régulier de celui-ci. Le contrôle de la température de l’eau chaude sanitaire de la production à la distribution est un facteur clé de la maîtrise des légionelles. Les actions préventives concernent les traitements qui visent à prévenir un développement important de légionelles et à maintenir la concentration en légionelles, éventuellement présentes en suspension dans l’eau chaude sanitaire, à un niveau acceptable. Ces actions préventives peuvent être discontinues et consistent, à intervalle régulier, par exemple tous les mois, en un traitement comprenant une désinfection choc précédée à un rythme semestriel ou annuel, d’un nettoyage. Ce traitement discontinu n’a été actuellement validé que sur des petits réseaux. Les actions préventives continues mettent en œuvre un procédé ou une injection de produits de manière permanente, permettant la maîtrise continuelle des bactéries en suspension. L’utilisation des désinfectants en continu dans de l’eau chaude sanitaire est à éviter, autant que possible : corrosion, vieillissement prématuré de certains matériaux, « accoutumances » possibles de certaines souches bactériennes…

## Stratégies de désinfection

Dogme : l’efficacité des désinfectants est incertaine voire hasardeuse dans le temps sur les bactéries hydriques et plus particulièrement sur les légionelles.
Les actions curatives correspondent aux traitements à caractère momentané qui peuvent être nécessaires à la suite de la mise en évidence dans l’eau de concentrations excessives en légionelles$^,$$^,$.

### Réseaux d’eau chaude sanitaire
#### Quand

Plusieurs conditions sont obligatoires :
* niveau d’action atteint :
** soit > 100 UFC Legionella pneumophila/L si eau distribuée à des patients à risque (définis par la circulaire du 22 avril 2002),
** soit > 1000 UFC Legionella pneumophila/L dans les autres situations ;
* échec des interventions techniques : température et débit satisfaisants ;
* espèce L. pneumophila en cause et non l’ensemble des espèces de légionelles.
Il existe différentes méthodes que le Ministère de la Santé a testées et validées pour les réseaux d'eau potable. Ces méthodes figurent dans la circulaire 2002/243 d'avril 2002. On y trouve notamment :

#### Choc Peroxyde d'Hydrogène et Argent (H$_2$O$_2$+Ag)

Mise en circulation de la solution dans l'ensemble du réseau et points contaminés (hors utilisation). Concentration allant de 100 à 1000 mg/l de peroxyde d'hydrogène + Ag pour un temps de contact pouvant aller jusqu'à 12 heures. À l'issue du temps de contact, on pratique une vidange complète du réseau avant réutilisation.
* Avantages :
** élimination du biofilm,
** décomposition du produit en eau et oxygène, pas de pollution,
** pas d'accoutumance des bactéries ;
* Inconvénients :
** manipulation du produit, ces traitements sont bien souvent réalisés par des professionnels.

#### Choc thermique

* Avantages :
** pas d’équipements spéciaux (intérêt en cas d’épidémies).
** coût acceptable.
* Inconvénients :
** procédure longue et difficile à mettre en œuvre (70 °C/30 minutes dans tout le réseau).
** risque de brûlure (une seconde à 70 °C).
** recolonisation bactérienne inéluctable (pas de caractère rémanent).
** impossibilité de mise en œuvre avec certains matériaux (aciers galvanisés, certains polymères...).
** augmentation des phénomènes d'entartrage et de corrosion.

#### Ultraviolets

Les rayons ultraviolets sont utilisés lors de la désinfection en terminal (au point d’usage) ou même sur des systèmes complets (eau d'appoint ainsi que dans le système).
* Avantages :
** facile à installer.
** sans produit, pas de manipulation.
** pas d’interférence avec eau et plomberie.
** retour sur investissement.
** sécurité de désinfection.
* Inconvénients :
** pas d’activité résiduelle, d’où utilisation continue uniquement (coût à l'usage mais un coût qui s'avère moindre comparé aux produits utilisés normalement...).,
** les UV, dans certaines conditions d’utilisation, peuvent dégrader certains oxydants (peroxyde d'hydrogène).

#### Hyperchloration

Deux approches : choc chloré (15 à 100 mg/l selon la procédure) et hyper-chloration en continu (au moins 1 mg/l de chlore libre)
* Avantages : activité désinfectante résiduelle si traitement discontinu, traitement simple à mettre en œuvre.
* Inconvénients : corrosion et dommages sur plomberie, recolonisation bactérienne inéluctable après choc chloré, formation d’organo-chlorés.
Des approches intelligentes avec contrôle par automate et suivi/traçabilité de données permettent de diminuer les inconvénients et surtout de suivre les données dans le temps

#### Dioxyde de chlore

Gaz instable produit in situ, soluble dans l’eau, puissant oxydant (1 mg/l en continu)
* Avantages : activité rémanente importante, activité corrosive moins grande qu’avec les hypochlorites, pas de goût à l’eau, bon pouvoir pénétrant des biofilms, pas de formation d’organochlorés.
* Inconvénients : processus difficile, coûteux, générateur de chlorite et chlorate (potentiellement toxique).

#### Ozone

Gaz instable produit in situ. La vitesse de décomposition augmente avec la chaleur. Agit par oxydation et réaction radicalaire (inhibée par carbonates et phosphates et activée par les UV).
* Avantages : diminue de 1 à 2 logarithmes décimaux le nombre de légionelles, pas de corrosion, pas de tri-halo méthane.
* Inconvénients : pas d’effet rémanent, formation de sous-produits d’oxydation, process onéreux, production complexe.

#### Ionisation par cuivre-argent

Électrodes génératrices d’ions Cu$^{2+}$ = 0,2-0,8 mg/l et Ag$^+$ = 0,02-0,08 mg/l monitorage par spectrométrie d’absorption atomique
* Avantages : coût, installation et maintenance acceptables. Pas d’interférence avec eau à haute température, chlore et UV
* Inconvénients : Aucune société autorisée en France sauf AquaLyse (du Canada) dont la technologie est installée en France sous condition par la DASS et l'AFSA.

#### Autres

* mélange peroxyde d’hydrogène – argent,
* mélange acide peracétique-eau oxygénée : 200-1000 mg/l
Aux États-Unis, tous les produits sus-cités sont autorisés pour la pratique de désinfection des circuits d’eau, mais en l’absence de preuve scientifique et de consensus sur leur efficacité, les recommandations du CDC publiées en 2003 ne recommandent pas le traitement de l’eau par des désinfectants pour le contrôle des infections liées à l’environnement dans les hôpitaux.

### Les tours aéroréfrigérantes
#### Quand

* niveau cible < 1 000 UFC/L Legionella Pneumophila
* niveau d’alerte ≥ 1 000 à < 10 000 UFC/L Legionella Pneumophila = nettoyage et désinfection
* niveau d’action ≥ 10 000 UFC/L Legionella Pneumophila = vidange puis nettoyage et désinfection (l'arrêt des installations n'est plus obligatoire).

#### Comment traiter

Les traitements indiqués dans l'arrêté du 13 décembre 2004 puis renforcés dans les nouveaux arrêtés 2014 (14 décembre 2013) relatif aux installations de refroidissement par dispersion d'eau dans un flux d'air sont principalement des actions préventives de traitement d'eau en continu, discontinu ou en choc, de nettoyage et de désinfection de l'installation. Ces traitements sont détaillés et expliqués dans des guides mis à disposition sur le site du ministère de l'écologie, du développement durable et de l'énergie.

## Conclusion

En conclusion, la prévention de la colonisation d’un réseau d’eau par Legionella pneumophila reste l’approche la plus sûre de la prévention des légionelloses. La désinfection des circuits d’eau est d’autant plus aléatoire que le réseau est âgé, donc corrodé, et recouvert d’un biofilm bactérien. Le succès à court terme des procédures de désinfection sous forme de choc chimique ou thermique n'empêche pas une inéluctable recolonisation à moyen terme.