L’ UV lointain permet de réduire la propagation de bactéries et virus en suspension dans l’air

Des maladies comme la grippe ou la tuberculose se transmettent par voie respiratoire.  Cela constitue donc un problème majeur de santé publique et il ne faut pas s’étonner que l’on ait depuis longtemps essayé de limiter cette propagation en utilisant les propriétés microbicides des rayonnements ultraviolets. Mais les sources conventionnelles d’UVC utilisées (250 à 300 nm) ont l’inconvénient d’émettre des radiations que l’on sait être carcinogènes et cataractogènes, ce qui limite fortement leur possibilité d’emploi dans des espaces publics.
 
On a figuré ci-dessous un diagramme montrant la place des radiations ultra-violettes par rapport au spectre électromagnétique visible et infrarouge ( 1THz  =1 térahertz =10¹²Hz,  1 PHz = 1 pétahertz = 10¹⁵ Hz ). 

Des chercheurs du Center for Radiological Research, Columbia University Medical Center, New York, USA, ont montré pour la première fois qu’une partie de l’ultraviolet lointain (207 to 222 nm) inactive efficacement  dans l’air des virus présents sous forme d’aérosols sans pouvoir causer de dommages à la peau. Et ceci s’obtient avec une faible intensité lumineuse (2mj/cm²).

Inocuité de l’UVC 222 nm

Ils ont établi préalablement que la lumière UVC produites par des lampes du commerce émettant dans la bande  207 à 222 nm ne causait aucun dommage à la peau des mammifères. La raison biologique en est la forte absorption du lointain UVC. En effet plus la fréquence de la radiation est élevée, plus elle est fortement atténuée sur une courte distance dans un matériau biologique naturellement conducteur. Elle n’arrive donc pas à pénétrer dans la couche externe de cellules mortes de la peau humaine ni à traverser la couche de larmes existant à la surface de l’œil.
On peut voir sur l’image suivante des images au microscope de coupes de peau, les unes montrant l’épaisseur de l’épiderme, les autres, traitées par des colorants différents, mettant en évidence des cellules de l’épiderme, les kératinocytes, qui constituent à leur mort la kératine qui protège la peau. Ces coupes ont été réalisées sur la peau de souris  exposées à un rayonnement UV de longueurs d’onde 254 nm et 222nm. Des coupes correspondantes sur des souris non exposées servent de témoin pour comparaison. On en conclut que, s’il y a bien  avec la lumière à 254 nm un effet d’épaississement de l’épiderme et une multiplication des kératinocytes, on ne les observe pas plus  sur les coupes exposées à une lumière  de 222 nm que sur les coupes témoins, toutes choses égales par ailleurs.

 

L’action de l’UVC 222 nm sur des virus en suspension dans un  aérosol.

Les scientifiques de Columbia ont développé un procédé de stérilisation utilisant une lumière UVC d’une longueur d’onde particulière qui inactive des microorganismes sans produire d’effets biologiques nocifs sur les cellules et tissus des mammifères.
Le rayonnement  222 nm est généré  par un banc de lampes à excimère contenant du krypton et du chlore. La fenêtre de sortie de chaque lampe est munie d’un filtre optique passe-bande centré sur une longueur d’onde de 222  nm avec une largeur à mi-hauteur de 25 nm.

Pour mesurer l’efficacité de ce rayonnement sur les virus, les chercheurs ont utilisé le montage dont la figure 2 présente la photographie.
Une solution de virus est placée dans un nébuliseur médical qui émet un aérosol  chargé de virus. Celui-ci est envoyé dans une chambre d’irradiation où il est mélangé à de l’air d’humidité contrôlée. Le réglage du nébuliseur et le degré d’humidité relative détermine la taille des particules de l’aérosol. On a choisi une distribution de particules autour de 1 µm ou moins, semblable à celle des particules dans la toux humaine ou la respiration. Des filtres aux entrées et sorties d’air  empêchent toute contamination de la chambre d’irradiation et tout risque de relâche du virus à l’extérieur.

Avec cet appareillage on a obtenu l’inactivation du virus (H₁N₁) de la grippe avec une dose d’UVC de seulement 2mJ/cm² comme en témoigne la figure 3 ci-dessous.

 
Pour la première fois, on a établi que de très faibles doses de lumière UVC lointain inactivent efficacement des virus en suspension dans des aérosols. A titre d’exemple, 2 mJ/cm² de lumière à 222 nm inactive plus de 95% du virus H₁N₁ présent dans l’air. L’ utilisation de la lumière du lointain UVC apparaît comme une méthode puissante et peu onéreuse  pour la prévention et la réduction des infections virales en suspension dans l’air sans présenter les inconvénients et dangers des lampes germicides UVC conventionnelles. L’émission d’UVC lointain de faible intensité dans les hauteurs de salles recevant le public peut être une méthode simple et efficace pour limiter la transmission de maladies microbiennes transportées par l’air. Des endroits comme les hôpitaux, les cabinets médicaux, les écoles, les aéroports pourraient être ainsi traités. Cette technique peut aider à limiter l’épidémie saisonnière de grippe, à freiner la transmission de la tuberculose et d’autres affections pandémiques.
 
 
 
 
 
Pour en savoir plus :
Far-UVC light: A new tool to control the spread of airborne-mediatedmicrobial diseases
David Welch, Manuela Buonanno, Veljko Grilj, Igor Shuryak, Connor Crickmore,
Alan W. Bigelow, Gerhard Randers-Pehrson, Gary W. Johnson & David J. Brenner
Scientific Reports 09 February 2018

Germicidal Efficacy and Mammalian Skin Safety of 222-nm UV Light
Manuela Buonanno, Brian Ponnaiya, David Welch, Milda Stanislauskas, Gerhard Randers-Pehrson, Lubomir Smilenov, Franklin D. Lowy, David M. Owens, and David J. Brenner
Radiat. Res. Author manuscript; available in PMC 2017 August 10.