Les grands types de contaminants et les vecteurs de la contamination

Les grands types de contaminants

Traditionnellement, les contaminants sont classés en trois grandes catégories :

• Les particules inertes, poussières, fibres… (contamination particulaire)
• Les microorganismes et particules viables (contamination microbiologique ou biocontamination)
• Les contaminants chimiques (contamination chimique / contamination moléculaire).

Certains contaminants sont parfois classés de façon spécifique en fonction de leurs caractéristiques, propriétés ou pathogénicité, comme par exemple les prions ou ATNC (Agents Transmissibles Non Conventionnels), les OGM (Organismes Génétiquement Modifiés), les pyrogènes (provoquant de la fièvre), les endotoxines (toxines contenues dans la paroi de certaines bactéries et libérées en général lorsque la bactérie meurt), les allergènes (substances chimiques d'origine animale, végétale ou autre, susceptibles de provoquer une allergie ou réponse immunitaire)…

Les particules inertes

Ces contaminants ont plusieurs origines : tellurique, usure des équipements et des machines, vêtements (fibres…), renouvellement de la peau, procédés de fabrication (opérations mécaniques, chimiques…)… Les particules sont, en première approche, caractérisées par leur diamètre exprimé en micromètre (µm).

Le seuil de visibilité des particules en lumière intense est d'environ 30 µm. Ce seuil est nettement supérieur aux tailles des contaminants habituellement présents dans l'air et donc aux tailles de référence utilisées pour la classification des zones à contamination maîtrisées ou salles propres. Le schéma 1 ci-contre indique les dimensions de particules courantes.

La vitesse de sédimentation, ou vitesse de chute des particules dans l'air, varie de façon très importante en fonction de la taille des particules. En effet les particules dans l'air sont soumises à différentes forces (gravité, frottement de l'air, forces électrostatiques) ; la vitesse de chute en air calme devient vite très faible, voire quasi nulle, quand la particule est de très petite taille (diamètre < 1 µm).

La vitesse de chute en air calme d'une particule de 1 µm de densité 1 est de l'ordre de 1 cm / h, pour une particule de 100 µm cette vitesse est de l'ordre de 1 km / h. En flux turbulent, pour des particules de 0,5 µm par exemple, il n'y a plus ou quasiment plus de phénomène de sédimentation. Plus les particules sont petites plus elles sont difficiles à maîtriser ; elles se déplacent de façon erratique.

Pour une taille de particules donnée, la contamination particulaire est mesurée en nombre de particules par unité de volume. Cette mesure est réalisée à l'aide d'un compteur de particules utilisant le phénomène physique de diffusion de la lumière.

Au-delà de la taille et du dénombrement des particules, la caractérisation morphochimique permet de déterminer la forme et la composition de ces contaminants. Ce type d'analyse procure des informations très utiles pour déterminer l'origine et le comportement des contaminants solides.

Les microorganismes et particules viables

Ce type de contaminants regroupe l'ensemble des organismes vivants de petite taille tels que les levures, moisissures, bactéries, virus. Dans des conditions favorables (de température, d'humidité, de pH, de milieu nutritif…), ces microorganismes ont la particularité de se multiplier très rapidement (reproduction par exemple de l'Escherichia coli toutes les 20 minutes), de coloniser les surfaces et de créer des biofilms. La quasi totalité des microorganismes présents dans l'environnement sont fixés sur des surfaces ou des particules.

Au sein d'un organisme hôte, un microorganisme peut présenter un risque infectieux (capacité de multiplication pouvant entraîner une maladie) ou un risque toxique (production d'une toxine).

L'identification et le comptage de la contamination microbiologique peut être réalisé à l'aide de plusieurs techniques. La méthode par culture cellulaire, sur un milieu gélosé adapté au microorganisme recherché, est la plus courante. Dans ce cas, le dénombrement est réalisé directement par comptage des unités formant colonies (UFC). D'autres techniques sont utilisées, comme les méthodes microscopiques et moléculaires.

Les contaminants chimiques

La contamination chimique consiste en la présence d'éléments chimiques indésirables de concentration plus ou moins importante pouvant aller jusqu'à la contamination moléculaire (exprimée en ppm, ppb ou ppt). Les contaminants chimiques peuvent être présents sous forme de fines particules ou aérosols (solides ou liquides) ou de gaz.

La contamination croisée est souvent classée dans la contamination chimique. En effet il s'agit de la contamination, généralement chimique, d'un produit par un autre, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un équipement de production par exemple. Cette contamination peut se produire lors de la fabrication simultanée de deux produits dans des zones voisines ou lors de la fabrication successive de deux produits sur les mêmes équipements.

La contamination croisée est un facteur important à maîtriser, notamment dans l'industrie pharmaceutique et le secteur hospitalier. Deux approches peuvent être mises en œuvre :

• la séparation des productions dans le temps
• la séparation des productions dans l'espace.

Les facteurs aggravants de la contamination

Certains facteurs, comme l'électricité statique (présence de charges électrostatiques et phénomènes de décharges électrostatiques ou ESD) ou comme le vide (favorisant les phénomènes de “dégazage” et de contamination moléculaire), interviennent directement dans certains processus de contamination ; dans ce cas ils sont combattus au même titre que les contaminants.

Notion de contaminants majeurs

Pour être efficace en termes de lutte contre la contamination, il est important de définir les types de contaminants à combattre et les limites d'acceptation en dimension (diamètre) et en nombre.

Plusieurs types de contaminants peuvent être gênants ; on a coutume, suivant le type d'activité, de parler de contaminants majeurs.

Par exemple :

• pour la pharmacie, les contaminations majeures sont microbiologiques et chimiques
• pour le traitement de surface, les contaminations majeures sont particulaires et chimiques
• pour l'agroalimentaire et le secteur hospitalier, la contamination majeure est microbiologique
• pour la micromécanique, la contamination majeure est particulaire
• alors que pour la microélectronique, les trois types de contamination et l'ESD (décharges électrostatiques), sont considérés comme contaminations majeures.

Les sources et les vecteurs de la contamination

Les sources et les vecteurs de la contamination sont multiples :

• personnes
• équipements de production
• environnement (air ambiant, cloisons, sol, plafond, surfaces…)
• fluides process (eau, gaz, air comprimé, produits chimiques…)
• matières premières, semi-produits, produits en cours de fabrication…

La contamination générée par une personne est très importante : le nombre de particules (≥ 0,3 µm) émises par minute peut varier d'environ 100 000 au repos à 30 millions en forte activité, le nombre d'UFC émises par minute de 100 à 5 000 suivant l'activité. En quatre jours (temps de régénération de la peau), une personne émet environ 2 milliards de squames cutanés (taille moyenne de 30 µm). La tenue spécifique “salle propre” est bien indispensable.

Afin de maîtriser la contamination, rappelons la nécessité de réaliser une analyse approfondie de la problématique. L'approche classique “5M” permet d'identifier l'ensemble des paramètres à maîtriser pour fabriquer un produit avec un niveau de propreté requis. Le schéma 3 ci-contre prend en compte une dimension complémentaire : le management de la contamination.

Il est primordial de veiller à la cohérence et à l'homogénéité de l'ensemble des paramètres ; en effet le maillon le plus faible définira le niveau du résultat final.

La contamination croisée est un risque important à maîtriser, notamment dans l'industrie pharmaceutique et dans le secteur hospitalier. Deux approches peuvent être mises en place : la séparation des activités par l'espace ou par le temps.