Destruction photodynamique des oeufs de Taeniidés et de Toxocara sp. dans l'eau

Photodynamic destruction of Taeniidés and Toxocara sp. eggs in water

¹ Laboratoire de parasitologie, Institut National de Recherche en Génie Rural Eaux et Forêts. 2080, Ariana, Tunis, Tunisie
² Faculté des Sciences de Tunis, Département de Biologie
³ Service de parasitologie, École Nationale de Médecine Vétérinaire, 2020 Sidi Thabet, Tunis
⁴ Laboratoire de parasitologie des eaux usées et des boues résiduaires. Institut National de Recherche en Génie Rural Eaux et Forêts. Tunis - Tunisie. Rue Hédi Karray, B.P. 10, 2080, Ariana, Tunis, Tunisie

Résumé

Dans le but de mettre en évidence l'effet de la photosensibilisation sur les formes de résistance de parasites, qui se retrouvent dans des eaux partiellement épurées ou brutes à des concentrations variables, nous avons été amenés à les isoler dans de l'eau distillée. Ceci nous a permis de rendre compte des effets directs qu'ils peuvent contracter lors de la photosensibilisation et de mieux gérer les différents paramètres qui y interviennent.

Dans le présent travail, nous nous sommes intéressés à l'étude des mécanismes photodynamiques de la photosensibilisation sur des formes infectantes de parasites (notamment oeufs de Taeniidés et Toxocara sp.), par photosensibilisants (RB, BM, T₄MPyP) libres dans la solution ou fixés sur support par une résine. Ainsi, nous avons contribué à élucider les processus photoinactivateurs des oeufs d'helminthes en fonction des différentes conditions expérimentales.

Nous avons étudié dans un premier temps, l'effet photosensibilisant notamment selon le mécanisme Type I de la photosensibilisation (autres espèces réactives de l'oxygène tel que le radical hydroxyle -OH), Type II (production de l'¹O₂) et par effet contact, de 3 composés appartenant à différents groupes de colorants [rose bengale (RB), bleu de méthylène (BM), porphyrine tétracationique (T₄MPyP)], mis en solution dans de l'eau distillée en présence d'une suspension d'oeufs de parasites. L'observation microscopique a montré que les pourcentages d'oeufs de Taeniidés fracturés dans de l'eau distillée, atteignaient 31,5 % pour une concentration relativement élevée de l'ordre de 450 ± 49 oeufs par ml en suspension avec la T₄MPyP (20 µM), après 120 min d'exposition à la lumière visible artificielle sous une intensité lumineuse instantanée de 500 W.m². Le pourcentage le plus élevé est obtenu en présence de la T₄MPyP, suivi du RB et du BM. Ces mêmes résultats ont montré que les oeufs de Taeniidés sont plus sensibles à la photosensibilisation que les oeufs de Toxocara sp.

Par ailleurs, pour distinguer la prédominance des réactions de Type II faisant intervenir l'oxygène singulet des autres entités radicalaires, des expérimentations ont été entreprises avec des Ps fixés sur support (photosensibilisation indirecte). Les Ps sont fixés par une résine sur les parois du réacteur. Les résultats ont montré que la T₄MPyP fixée permet d'enregistrer des pourcentages de fracturation des oeufs de Taeniidés de l'ordre de 30 ± 2 % après 60 min d'exposition à la lumière visible artificielle (500 W.m²), suivie du RB et du BM. Dans les mêmes conditions, des pourcentages de fracturation moins importants ont été obtenus pour les oeufs de Toxocara sp. notamment durant les trois premières heures d'exposition aux irradiations visibles artificielles. Les Ps fixés sur les parois du réacteur, sans entrer en contact direct avec la cible, arrivent à endommager les oeufs de Taeniidés et de Toxocara et à provoquer leur cassure. Ces observations dans l'eau distillée, pourraient mettre en évidence le deuxième mécanisme de réaction de la photosensibilisation (Type II). En plus, les oeufs de Toxocara étaient devenus plus sensibles par rapport aux oeufs de Taeniidés et ceci à la suite d'une prolongation du temps d'exposition à la lumière.

Abstract

Pathogenic microorganisms such as bacteria, viruses, protozoa, and helminth are almost always present in Tunisian raw wastewaters. New wastewaters disinfection techniques are in development. The photosensitization or photodynamic disinfection using a light source (artificial light or solar energy), dissolved oxygen in water (DO) as the oxidizing agent and a photosensitizer (Ps) as an intermediary for the absorption and transfer of the artificial light or sunlight energy to activate DO and destabilize the organic matter molecules and the microorganisms as the oxidation target. The inactivation of helminth eggs (Taeniidés and Toxocara sp.) using a combination of a photosensitizer [Rose Bengal disodium salt (RB), Methylene Blue (MB), meso-substituted porphyrin, tetra-(4-N-methyl-pyridyl) porphin tetra tosylate (T₄MPyP)] with artificial visible light was determined on a small scale. Our study was carried out with different experimental protocols with the aim of evaluating the Taeniidés and Toxocara eggs photosensitization efficiency using the Ps tested and highlighting certain mechanistic aspects of the process. In order to elucidate the Type I (oxygen reactive species such as -OH), Type II mechanism reaction [singlet oxygen (¹O₂)] and the contact effect, we suspended Taeniidés and Toxocara eggs in distilled water in the presence of Ps. The microscopic observation showed that the break of Taeniidés eggs, suspended in distilled water associated with exposure to Ps (20 µM) and to adequate intensity of artificial visible light (I = 500 W.m²), reached 31.5% for a high concentration of about 450 ± 49 eggs per ml after 120 min of light exposure. The high break percent of Taeniidés eggs was obtained in the presence of T₄MPyP followed by RB and BM. The results described in this paper showed that Taeniidés eggs are more sensitive to photosensitization than Toxocara sp. eggs.

Other studies were carried out in experiments with immobilised Ps (T₄MPyP, RB and MB) to a support in order to elucidate the predominance of the Type II photosensitization mechanism (via a singlet oxygen-mediated mechanism ¹O₂). The current work reports on the immobilisation of Ps in resin to the side of reactor. The resin chosen is a no accelerate isophtalic resin. In such conditions, like as with free Ps in aqueous solution, the T₄MPyP remained the more efficient Ps, allowed a destruction percentage of Taeniidés eggs in distilled water, around 30 ± 2% after one hour of artificial visible light exposure than RB and MB. The microscopic observation of helminth eggs showed many types of ultrastructural photodeteriorations potentially associated to Ps exposure time and light intensity. These observations could confirm the contribution of the Type II photosensitization mechanism reaction. The results described in this paper showed that Taeniidés eggs are more sensitive to indirect photosensitization than Toxocara sp. eggs. Moreover, we noted that the Toxocara eggs breakage became more sensitive than Taeniidés eggs with increasing light time exposure.