Les scientifiques savent depuis longtemps que la lumière ultraviolette peut tuer les agents pathogènes sur les surfaces, dans l'air et dans l'eau. Des robots UV sont utilisés pour désinfecter les chambres d'hôpital vides, les bus et les trains ; Les ampoules UV dans les systèmes CVC éliminent les agents pathogènes dans l'air du bâtiment ; et les lampes UV tuent les insectes dans l'eau potable.
Peut-être avez-vous vu des baguettes UV, des LED UV et des purificateurs d'air UV annoncés comme des balles d'argent pour se protéger contre le coronavirus. Alors que des décennies de recherche ont examiné la capacité de la lumière UV à tuer de nombreux agents pathogènes, il n'y a pas de normes établies pour les produits de désinfection UV en ce qui concerne le coronavirus. Ces produits peuvent fonctionner pour tuer le SARS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, mais ils ne le peuvent pas non plus.
Je suis ingénieur en environnement et expert en désinfection UV. En mai 2021, mes collègues et moi avons entrepris de tester avec précision divers systèmes UV et de voir lequel était le plus efficace pour tuer – ou inactiver – le SRAS-CoV-2.
Un diagramme montrant la lumière UV décomposant un brin d'ADN.

Comment la lumière UV tue-t-elle un virus ?

La lumière est classée par longueur d'onde - la distance entre les pics d'une onde de lumière - et est mesurée en nanomètres. Les longueurs d'onde UV vont de 100 à 400 nanomètres – plus courtes que les teintes violettes de la lumière visible – et sont invisibles à l'œil humain. À mesure que la longueur d'onde se raccourcit, les photons de lumière contiennent des quantités plus élevées d'énergie.
Différentes longueurs d'onde de la lumière UV fonctionnent mieux que d'autres pour inactiver les virus, et cela dépend de la façon dont les longueurs d'onde sont absorbées par l'ADN ou l'ARN du virus. Lorsque la lumière UV est absorbée, les photons de la lumière transfèrent leur énergie et endommagent les liaisons chimiques du matériel génétique. Le virus est alors incapable de se répliquer ou de provoquer une infection. Les chercheurs ont également montré que les protéines que les virus utilisent pour se fixer à une cellule hôte et initier une infection – comme les protéines de pointe sur un coronavirus – sont également vulnérables à la lumière UV.
La dose de lumière compte aussi. L'intensité de la lumière peut varier – la lumière vive est plus intense et elle contient plus d'énergie que dans une lumière tamisée. Être exposé à une lumière vive pendant une courte période peut produire la même dose d'UV qu'être exposé à une lumière faible pendant une période plus longue. Vous devez connaître la bonne dose qui peut tuer les particules de coronavirus à chaque longueur d'onde UV.
L'histoire continue
Un homme aux épaules brûlées par le soleil assis sur une plage.

Le type de lumière ultraviolette le plus efficace pour tuer le coronavirus est également le plus sûr à utiliser autour des personnes

Rendre les lumières ultraviolettes sûres pour les personnes

Les systèmes UV traditionnels utilisent des longueurs d'onde d'environ 254 nanomètres. À ces longueurs d'onde, la lumière est dangereuse pour la peau et les yeux humains, même à faible dose. La lumière du soleil comprend la lumière UV proche de ces longueurs d'onde ; Quiconque a déjà eu un mauvais coup de soleil sait à quel point la lumière UV peut être dangereuse.
Cependant, des recherches récentes ont montré qu'à certaines longueurs d'onde UV - en particulier en dessous de 230 nanomètres - les photons à haute énergie sont absorbés par les couches supérieures des cellules mortes de la peau et ne pénètrent pas dans les couches actives de la peau où des dommages peuvent survenir. De même, la couche lacrymale autour des yeux bloque également ces rayons UV germicides.
Cela signifie qu'à des longueurs d'onde de lumière UV inférieures à 230 nanomètres, les personnes peuvent se déplacer plus librement pendant que l'air qui les entoure est désinfecté en temps réel.
Un schéma montrant une lampe au-dessus d'un échantillon d'eau contenant le coronavirus.

Tester différentes longueurs d'onde

Mes collègues et moi avons testé cinq longueurs d'onde UV couramment utilisées pour voir laquelle fonctionne le mieux pour inactiver le SRAS-CoV-2. Plus précisément, nous avons testé la dose nécessaire pour tuer 90 à 99,9 % des particules virales présentes.
Nous avons effectué ces tests dans une installation de niveau de biosécurité trois à l'Université de l'Arizona, conçue pour traiter les agents pathogènes mortels. Là, nous avons testé de nombreuses lumières à travers le spectre UV, y compris des LED UV qui émettent de la lumière à 270 et 282 nanomètres, des lampes à tube UV traditionnelles à 254 nanomètres et une technologie plus récente appelée source UV dimère excitée, ou excimère, à 222 nanomètres.
Pour tester chaque appareil, nous avons ajouté à un échantillon d'eau des millions de virus SARS-CoV-2 et recouvert une boîte de Pétri d'une fine couche de ce mélange. Nous avons ensuite projeté une lumière UV sur la boîte de Pétri jusqu'à ce que nous ayons atteint une dose spécifique. Enfin, nous avons examiné les particules virales pour voir si elles pouvaient encore infecter des cellules humaines en culture. Si les virus pouvaient infecter les cellules, la dose n'était pas assez élevée. Si les virus n'ont pas causé d'infection, la source d'UV à cette dose avait réussi à tuer l'agent pathogène. Nous avons soigneusement répété ce processus pour une gamme de doses d'UV en utilisant les cinq appareils UV différents.
Alors que toutes les longueurs d'onde que nous avons testées peuvent inactiver le SARS-CoV-2 à de très faibles doses, celles qui nécessitaient la dose la plus faible étaient les systèmes qui émettent de la lumière UV à une longueur d'onde de 222 nanomètres. Dans notre expérience, il a fallu une dose de moins de 2 millijoules d'énergie par centimètre carré pour tuer 99,9 % des particules virales. Cela se traduit par un besoin d'environ 20 secondes pour désinfecter un espace recevant une faible intensité de lumière UV à courte longueur d'onde, similaire à celle utilisée dans notre test.
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Ces systèmes de 222 nanomètres sont presque deux fois plus efficaces que les lampes à tube UV conventionnelles, qui sont souvent utilisées dans les systèmes de désinfection ultraviolets. Mais surtout, la lampe gagnante est également la plus sûre pour les humains. À la même intensité de lumière UV qu'il faut pour tuer 99,9% du SRAS-CoV-2 en 20 secondes, une personne pourrait être exposée en toute sécurité à une lumière de 222 nanomètres pendant une heure et 20 minutes.
Cela signifie que les types de lampes UV largement disponibles peuvent être utilisés pour réduire en toute sécurité les niveaux de coronavirus avec les personnes présentes.

Meilleure utilisation de la technologie existante

De nombreux endroits ou organisations – allant de l'US Air Force à la Space Needle de Seattle en passant par Boeing – utilisent déjà ou étudient des moyens d'utiliser la lumière UV dans la plage de 222 nanomètres pour protéger la santé publique.
Je pense que nos découvertes sont importantes car elles quantifient les doses exactes nécessaires pour atteindre différents niveaux de contrôle du SRAS-CoV-2, qu'il s'agisse de tuer 90 % ou 99,9 % des particules virales.
Imaginez des cafés, des épiceries, des salles de classe, des restaurants et des salles de concert désormais sécurisés grâce à cette technologie. Et ce n'est pas une solution uniquement pour le SARS-CoV-2. Ces technologies pourraient aider à protéger la santé humaine dans les espaces publics dans les futures périodes de crise, mais aussi pendant les périodes de relative normalité, en réduisant l'exposition aux menaces virales et bactériennes quotidiennes.
Cet article est republié à partir de The Conversation, un site d'actualités à but non lucratif dédié au partage d'idées d'experts universitaires. Il a été écrit par : Karl Linden, Université du Colorado Boulder.

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Karl Linden conseille diverses entreprises promouvant l'utilisation de la lumière UV pour la désinfection. Il reçoit des fonds d'agences fédérales et de l'industrie pour mener des recherches dans son rôle de professeur à l'Université du Colorado à Boulder. Il est affilié à l'International Ultraviolet Association.