Note publique d'information : Ces travaux s'appuient sur un contexte de santé lié à la dégradation de la qualité
de l'air intérieur induite par la présence de micro-organismes. Dans les environnements
intérieurs humides, les matériaux de construction sont des cibles de contamination
et de prolifération microbienne importantes. La photocatalyse est un procédé de dépollution
qui présente une action contre une large gamme de polluants organiques (aqueux, gazeux
ou biologiques). Son principe repose sur l'excitation d'un photocatalyseur par une
irradiation lumineuse, généralement située dans les UV, qui va permettre de dégrader
les polluants environnants par une succession de réactions d'oxydo-réduction. Le photocatalyseur
le plus courant est le dioxyde de titane (TiO2). Outre la production d'espèces oxydo-réductrices
agressives, le TiO2 illuminé présente également un caractère super-hydrophile qui
lui confère un caractère autonettoyant intéressant. Une autre solution est envisagée
pour lutter contre la prolifération microbienne sur matériaux de construction : l'utilisation
de molécule bio-sourcées d'ester de glycérol aux propriétés naturellement antimicrobienne.
L'objectif de cette étude est de développer des revêtements pour matériaux de construction
intérieurs et d'étudier leur propriété de résistance à la prolifération microbienne
et les modes d'action de ces dispositifs passifs formulés soit à base de particules
de TiO2, soit à base d'ester de gycérol. Dans un premier temps, un travail de développement
et de mise en œuvre de dispositifs expérimentaux a été nécessaire afin d'adapter des
méthodes d'évaluation microbiologiques sur ces matériaux particuliers (particules,
lasures, matériaux cimentaires). Ainsi, plusieurs essais ont été adaptés afin d'évaluer
les performances antimicrobiennes en terme (i) d'activité antibactérienne, (ii) d'effet
bactéricide, (iii) de résistance à la formation de biofilm et (iv) de résistance à
la prolifération par contamination " naturelle ". Les premiers essais visent à mettre
en évidence l'impact des facteurs méthodologiques sur l'activité antibactérienne des
particules de TiO2 utilisées seules comme agent désinfectant. Dans un deuxième temps,
des lasures photocatalytiques sont formulées sur la base de travaux antérieurs ayant
montrés de bonnes efficacités de dépollution de l'air contre les NOx, NO et différents
COV. Une fois les paramètres d'influence de l'activité du TiO2 mis en exergue, les
lasures ont été testées dans des conditions optimales. Le développement d'un essai
de résistance à la prolifération de biofilm montre l'importance de coupler différentes
méthodes d'évaluation microbiologique (dénombrement des UFC et observation au microscope
à épifluorescence). La dernière partie de cette étude explore le potentiel antimicrobien
de la molécule d'ester de glycérol, sous-produit de la synthèse de biocarburant. La
molécule montre des propriétés antibactériennes et bactéricides puissantes en quelques
minutes de contact seulement. Elle présente également une protection très efficace
contre la prolifération microbienne une fois recouverte sur matériaux de construction
(placo-plâtre). Ces performances remarquables encouragent la poursuite des études
sur cette molécule.
Note publique d'information : This work is included in a health-related context: the degradation of the indoor air
quality induced by the presence of microorganisms. In damp environments, indoor building
materials are among the main proliferation substrates for microorganisms. Photocatalysis
is a decontamination process which is active against a wide range of organic pollutants
(aqueous, gaseous or biological). The principle is based on the excitation of a photocatalyst
by light irradiation, usually located in the UV-range, which leads to the degradation
or mineralization of surrounding pollutants through a series of oxidative reactions.
The most common photocatalyst is titanium dioxide (TiO2). In addition to produce aggressive
redox species, the illuminated TiO2 also shows super-hydrophilicity, which has an
impact on the first step of microbial biofilm formation: the adhesion of microorganisms.
Another technology to protect indoor building materials is explored: the use of glycerol
esters, which are bio-based molecules with inherent antimicrobial properties. The
main objective of this study is to develop semi-transparent coatings for indoor building
materials and to study the resistance to microbial growth conferred by these passive
devices, which are formulated using TiO2 nanoparticles or glycerol esters. Initially,
the development and implementation of experimental devices has been necessary to adapt
microbiological evaluation methods to these particular materials (nanoparticles, surface
coatings, cementitious materials). Thus, several tests have been carried out in order
to assess the antimicrobial performances in terms of (i) antibacterial activity, (ii)
bactericidal effect, (iii) resistance to biofilm formation and (iv) resistance to
proliferation by "natural" contamination. First tests aimed to underline the influence
of methodological parameters on the efficiency of TiO2 particles used alone as antimicrobial
agent. Then, semi-transparent coatings were formulated on the basis of previous works
which have shown good efficiencies on the depollution of ambient air from NOx, NO
and VOC. Once the parameters that influence TiO2 activity were identified, coatings
were tested in optimum conditions. The evaluation of the resistance to biofilm formation
shows the importance of overlapping different microbiological evaluation methods (e.g.
CFU counting and epifluorescence observations). The last part was an exploratory work
on the antimicrobial properties of a glycerol ester molecule, by-product from the
synthesis of biofuels. The molecule shows potent antibacterial and bactericidal properties,
several log of inactivation within only few minutes of contact. It also provides very
effective protection against microbial growth once covered on building materials (plasterboard).
These remarkable performances encourage further studies on this molecule.
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