Une validation scientifique indépendante du traitement magnétique de l’eau
I. PRÉAMBULE - PRÉSENTATION DE WETSUS
A. Qu'est-ce que Wetsus ?
Un centre d’excellence européen unique en son genre
Wetsus (contraction de « Water Technology Sustainability ») est le Centre Européen d’Excellence pour les Technologies Durables de l’Eau, situé à Leeuwarden aux Pays-Bas. Fondé en 2003, il s’agit d’un institut de recherche indépendant d’un genre particulier : un modèle de collaboration public-privé qui fait la fierté du système scientifique néerlandais.
Financement et indépendance
Wetsus est cofinancé par :
- Le Ministère néerlandais des Affaires Économiques
- Le Ministère néerlandais des Infrastructures et de l’Environnement
- Le Fonds de Développement Régional de l’Union Européenne
- La Province de Fryslân
- Les Provinces du Nord des Pays-Bas
Ce financement mixte garantit son indépendance vis-à-vis de tout intérêt commercial particulier. Wetsus ne travaille pas « pour » une entreprise, mais « avec » plus de 100 partenaires industriels et institutionnels issus de 20 pays.
Mission et approche scientifique
La mission de Wetsus est de développer des technologies de l’eau durables par la recherche fondamentale et appliquée. Sa particularité réside dans son modèle organisationnel : la recherche s’articule autour de « thèmes » (research themes), chacun coordonné par un expert reconnu et rassemblant chercheurs académiques, doctorants et partenaires industriels.
Le thème « Applied Water Physics » (Physique Appliquée de l’Eau) est coordonné depuis plusieurs années par le Dr. Elmar C. Fuchs, physicien spécialisé dans les propriétés fondamentales de l’eau et leurs applications. C’est dans le cadre de ce thème que les recherches sur les dispositifs Grander ont été menées.
Crédibilité scientifique reconnue
La rigueur scientifique de Wetsus repose sur plusieurs piliers :
- Publications dans des revues à comité de lecture : Toutes les recherches font l’objet de publications dans des journaux scientifiques peer-reviewed (évaluées par les pairs)
- Collaborations universitaires de premier plan :
- Université de Graz (Autriche) – Institut d’Hygiène et Microbiologie
- Université d’Innsbruck (Autriche) – Microbiologie Médicale
- Université de Twente (Pays-Bas) – Optical Sciences Group
- Université des Ressources Naturelles et Sciences de la Vie de Vienne (Autriche)
- Reproductibilité et traçabilité : Tous les protocoles expérimentaux sont décrits en détail, tous les résultats sont reproductibles, toutes les données sont archivées
- Absence de conflits d’intérêts : Les chercheurs de Wetsus ne sont pas employés par les entreprises dont ils testent les produits
C’est cette indépendance et cette rigueur qui confèrent une valeur particulière aux études réalisées sur les dispositifs Grander entre 2016 et 2022.
II. CONTEXTE ET PROBLÉMATIQUE
A. Le traitement magnétique de l'eau : un siècle de controverses
Une histoire ancienne
L’utilisation de champs magnétiques pour traiter l’eau n’est pas nouvelle. Dès les années 1930, des brevets mentionnent l’exposition de l’eau à des champs magnétiques. La première application commerciale documentée remonte à 1945 en Belgique (brevet Vermeiren, 1958), pour lutter contre la formation de tartre (dépôts de calcaire) dans les canalisations.
Depuis lors, plus d’une centaine d’articles et de rapports ont été publiés sur le sujet, principalement axés sur :
- La prévention de l’entartrage (scaling)
- La modification de la morphologie des cristaux de carbonate de calcium (CaCO₃)
- Les changements de propriétés physico-chimiques de l’eau
Une controverse persistante
Malgré cette longue histoire et des milliers d’installations dans le monde, le traitement magnétique de l’eau est resté hautement controversé dans la communauté scientifique. La raison principale : l’absence d’un mécanisme physique plausible et reproductible.
Les critiques formulées étaient légitimes :
- Comment un champ magnétique peut-il avoir un effet durable sur l’eau alors que celle-ci n’est pas magnétique ?
- Comment cet effet peut-il persister après l’exposition, alors que l’eau retrouve rapidement son état d’équilibre ?
- Pourquoi tant d’études donnent-elles des résultats contradictoires ?
La notion même de « mémoire de l’eau » magnétique semblait défier les lois de la physique conventionnelle.
B. Les limites des études antérieures
Un focus quasi-exclusif sur le calcaire
La grande majorité des études (environ 80%) se sont concentrées uniquement sur les effets physico-chimiques du traitement magnétique, en particulier :
- La réduction des dépôts de tartre (CaCO₃) sur les parois
- Le changement de morphologie des cristaux (calcite → aragonite)
- La modification de la cinétique de précipitation
Un aspect négligé : la microbiologie
Très peu d’études (moins de 10%) se sont intéressées aux effets biologiques du traitement magnétique sur l’eau potable, alors même que :
- La qualité microbiologique de l’eau est fondamentale pour la santé
- De nombreux fabricants de dispositifs magnétiques revendiquent des effets « revitalisants » ou « bio-activateurs »
- L’eau du robinet contient naturellement un microbiome complexe (des milliers d’espèces bactériennes)
Cette lacune est d’autant plus problématique que la microbiologie de l’eau potable est devenue un enjeu majeur de recherche depuis les années 2010, avec l’émergence de concepts comme la « biostabilité » (maintien d’une eau microbiologiquement stable et sûre) et les approches « probiotiques » (favoriser les bactéries indigènes bénéfiques plutôt que tout stériliser).
L’absence de mécanisme physique clair
Jusqu’en 2012, aucune théorie physique convaincante n’expliquait comment des champs magnétiques relativement faibles pourraient avoir un effet mesurable sur l’eau. Cette absence de cadre théorique alimentait le scepticisme et empêchait la reconnaissance scientifique du phénomène.
Une percée théorique en 2012
Tout change en 2012 avec la publication du physicien irlandais J.M.D. Coey dans Philosophical Magazine : « Magnetic water treatment – how might it work? »
Coey propose une hypothèse basée sur les découvertes récentes en chimie des solutions :
- L’eau subsaturée en carbonate de calcium contient des « DOLLOPs » (Dynamically Ordered Liquid-Like Oxyanion Polymers), c’est-à-dire des agrégats pré-nucléaires de CaCO₃ stables découverts par Gebauer et al. (2008) et Pouget et al. (2009)
- Ces DOLLOPs ont une surface chargée avec des ions bicarbonate (HCO₃⁻) adjacents les uns aux autres
- Un gradient de champ magnétique peut déphaser les spins des protons dans ces ions bicarbonate
- Ce déphasage rend les protons moins stables et facilite leur remplacement par des ions Ca²⁺
- Ce processus accélère la croissance des DOLLOPs
Coey établit même un critère mathématique (le « Critère de Coey ») pour qu’un dispositif magnétique puisse avoir cet effet :
C = 2(L/v) × f_p × α × ∇B ≥ 1
Où :
- L = longueur du dispositif magnétique
- v = vitesse de l’eau (ou des DOLLOPs)
- f_p = fréquence de Larmor du proton
- α = distance de séparation des spins (0,25 nm)
- ∇B = gradient du champ magnétique (la variation spatiale)
Cette publication marque un tournant : pour la première fois, il existe un cadre théorique testable pour expliquer les effets magnétiques sur l’eau.
C’est dans ce contexte que Wetsus décide de tester cette théorie en conditions réelles avec des dispositifs commerciaux.
III. LES DISPOSITIFS ÉTUDIÉS : LA PARTICULARITÉ UNIQUE DES AIMANTS GRANDER
A. Présentation technique des Water Core Magnets (WCM)
Identification officielle
Les dispositifs étudiés par Wetsus sont désignés dans les publications scientifiques sous le nom de « Water Core Magnets » (WCM), type DZKL, fournis par IPF GmbH (Jochberg, Autriche).
Dans une attestation officielle datée du 13 mai 2024, le Dr. Elmar C. Fuchs, en sa qualité d’auteur correspondant des publications et de coordinateur du thème de recherche, confirme que ces WCM sont en réalité des cylindres doubles Grander commerciaux (nom commercial : « GRANDER Doppelzylinder Klein » / « GRANDER Double Cylinder Small »).
Cette confirmation est cruciale : il ne s’agit pas de prototypes de laboratoire, mais de dispositifs commerciaux standard, disponibles dans le commerce depuis des décennies.
Description technique
Les cylindres doubles Grander sont constitués de :
- Deux cylindres parallèles en acier inoxydable soudés ensemble
- Faiblement magnétisés (aimantation permanente naturelle, pas d’électro-aimants)
- Remplis d’eau (« eau d’information » selon la terminologie Grander)
Dans les expériences Wetsus, les échantillons d’eau étaient placés à proximité du WCM (sans contact direct), à une distance où l’exposition au champ magnétique était optimale (environ 5 mm au-dessus de l’appareil).
B. Les caractéristiques magnétiques uniques : faible intensité, forts gradients
C’est ici que se trouve le génie de Johann Grander, l’inventeur de ces dispositifs.
Pour comprendre la particularité unique de ces aimants, il faut d’abord distinguer clairement deux concepts souvent confondus :
1. L’intensité du champ magnétique (B)
L’intensité du champ magnétique se mesure en Gauss (G) ou en Tesla (T). C’est la « force » du champ en un point donné de l’espace.
Pour les WCM étudiés par Wetsus :
- Intensité maximale mesurée : 6 Gauss (6 G)
Pour mettre ce chiffre en perspective :
- Champ magnétique terrestre : environ 0,5 G
- Petit aimant de réfrigérateur : 50-100 G
- Aimants utilisés dans d’autres études scientifiques : 100 à 10 000 G
- IRM médicale : 10 000 à 30 000 G
Les WCM Grander ne sont donc que 10 à 12 fois plus intenses que le champ terrestre. C’est une intensité extrêmement faible comparée aux aimants puissants.
2. Le gradient du champ magnétique (∇B)
Le gradient se mesure en Gauss par mètre (G/m). C’est la vitesse de variation du champ dans l’espace – autrement dit, combien le champ change quand on se déplace d’un millimètre.
Pour les WCM étudiés par Wetsus :
- Gradient moyen : environ 800 G/m (variant entre 170 et 770 G/m selon les directions x, y, z)
C’est un gradient extrêmement élevé pour une si faible intensité.
Comprendre la différence : l’analogie de la pente
Imaginez que vous êtes en montagne :
- L’intensité du champ = votre altitude (êtes-vous à 100 m, 1000 m ou 3000 m ?)
- Le gradient = la pente du terrain (montez-vous de 10 m par kilomètre ou de 500 m par kilomètre ?)
Vous pouvez être à faible altitude (100 m) mais sur une pente très raide (vous montez de 50 m en 10 mètres de marche). Inversement, vous pouvez être très haut (3000 m) mais sur un plateau complètement plat (gradient nul).
Les aimants Grander sont comme une petite colline (faible altitude) mais avec des pentes très raides localement (forts gradients).
Autre analogie : la température de l’eau
- Intensité faible = l’eau est à 20°C (tiède, confortable)
- Gradient fort = sur 1 cm de distance, la température passe de 20°C à 40°C puis revient à 20°C
Votre main ne ressent pas une grande chaleur globale (intensité modérée), mais elle détecte immédiatement ces variations rapides (gradient élevé), qui créent une sensation particulière.
C. Le lien fondamental avec le champ magnétique terrestre : le génie de l'invention
L’intuition de Johann Grander
Johann Grander (1930-2012), l’inventeur autrichien de ces dispositifs, n’était pas physicien de formation. C’était un garde-forestier et chercheur autodidacte, passionné par l’observation de la nature et de l’eau.
Son intuition géniale a été de comprendre – bien avant que la science ne le confirme – que ce n’est pas la force brute du magnétisme qui compte, mais sa subtilité et son harmonie avec les forces naturelles.
Pourquoi rester proche du champ terrestre ?
Toute la vie sur Terre – y compris l’eau et les micro-organismes aquatiques – a évolué pendant des milliards d’années immergée dans le champ magnétique terrestre (environ 0,5 G).
Ce champ terrestre n’est pas neutre biologiquement :
- Il oriente les migrations des oiseaux
- Il influence la croissance des plantes
- Il guide les bactéries magnétotactiques
- Il joue un rôle dans les processus enzymatiques (comme l’a montré Buchachenko et al., 2005-2010)
Grander a compris que pour « parler » à l’eau et aux systèmes vivants, il ne fallait pas les « hurler dessus » avec des champs magnétiques brutaux de 1000 ou 10 000 G (100 à 1000 fois plus intenses que le champ terrestre), mais leur murmurer avec des champs d’intensité comparable au champ terrestre, tout en créant des variations spatiales rapides.
C’est comme la différence entre :
- Crier dans un mégaphone (champs forts : 1000 G) → effet brutal, non naturel, potentiellement stressant
- Parler doucement mais avec des modulations subtiles de la voix (champs faibles à forts gradients) → effet subtil, en résonance avec les processus naturels
Le génie de cette approche
- Pas de perturbation globale : L’intensité reste dans la gamme naturelle (6 G vs 0,5 G terrestre), donc l’eau n’est pas « brutalisée »
- Variations locales intenses : Les gradients de 800 G/m signifient que sur une distance de quelques millimètres, le champ varie significativement, créant des zones de transition magnétique
- Action sur les structures subtiles : Ces gradients agissent précisément là où ils peuvent avoir un effet – au niveau des paires de spins de protons dans les ions bicarbonate à la surface des DOLLOPs (comme l’explique la théorie de Coey)
- Compatibilité biologique : Les micro-organismes ne subissent pas de stress magnétique excessif, mais ressentent des micro-variations qui peuvent influencer leur métabolisme (transport de Ca²⁺, production d’ATP)
Validation par le Critère de Coey
Wetsus a calculé le Critère de Coey pour les WCM :
- C = entre 1,8 et 8,1 (selon les composantes x, y, z du gradient)
- Condition nécessaire : C ≥ 1 ✓ (largement vérifiée)
Cela signifie que ces dispositifs remplissent parfaitement les conditions théoriques pour déphaser les spins de protons et accélérer la formation de DOLLOPs, tout en restant dans des intensités proches du magnétisme naturel terrestre.
Un parallèle avec l’homéopathie inversée
L’homéopathie utilise des dilutions extrêmes pour obtenir des effets subtils (controversés scientifiquement).
Les aimants Grander font l’inverse : ils utilisent des intensités modérées (proches de la nature) mais avec des gradients élevés (non naturels), créant ainsi un stimulus physique mesurable et reproductible, sans dénaturer le système.
C’est cette combinaison unique – faible intensité + forts gradients – qui fait l’originalité et l’efficacité des dispositifs Grander, et qui explique pourquoi ils fonctionnent alors que d’autres aimants plus puissants mais à gradients faibles n’ont souvent aucun effet.
IV. LES TROIS ÉTUDES PRINCIPALES (2016-2022)
Étude 1 : "Strong Gradients in Weak Magnetic Fields Induce DOLLOP Formation in Tap Water" (2016)
Publication :
Sammer, M., Kamp, C., Paulitsch-Fuchs, A.H., Wexler, A.D., Buisman, C.J.N., Fuchs, E.C. (2016). Water, 8(3), 79.
DOI: 10.3390/w8030079
Contexte et objectifs
Cette première étude visait à tester expérimentalement la théorie de Coey (2012) : les WCM, avec leurs forts gradients dans des champs faibles, peuvent-ils réellement accélérer la formation de DOLLOPs dans l’eau du robinet ordinaire ?
L’enjeu était double :
- Valider un mécanisme physique : prouver qu’un effet magnétique sur l’eau est possible via un mécanisme quantique (déphasage de spin)
- Mesurer l’effet en conditions réelles : utiliser de l’eau du robinet (pas de l’eau ultra-pure de laboratoire) et des dispositifs commerciaux (pas des électroaimants expérimentaux)
Méthodologie
Eau utilisée :
- Eau du robinet d’Innsbruck (Autriche)
- Eau de source alpine, directement distribuée sans traitement chimique
- Composition stable : [Ca²⁺] ≈ 75-80 mg/L, [HCO₃⁻] ≈ 35-45 mg/L
- pH ≈ 7,5-8
- Température : 22-23°C
Dispositif expérimental :
- Deux sites séparés de 5-6 mètres :
- Site « traité » : béchers placés à proximité immédiate du WCM
- Site « contrôle » : béchers à 5 m de distance, champ magnétique de fond < 1 G (champ terrestre uniquement)
- Mesures du champ magnétique :
- Magnétomètre VGM (AlphaLab) monté sur une table xyz automatisée
- Cartographie complète du champ sur 20×20 cm, pas de 1 mm
- Calibration dans une chambre à zéro Gauss (<0,002 G)
- Technique de mesure : spectroscopie d’impédance électrique (EIS) :
- Système ECIS (Electric Cell-Substrate Impedance Sensing)
- Fréquences : 10 Hz à 100 kHz (16 ou 25 fréquences)
- Mesure de deux paramètres : Z (impédance) et φ (phase)
Pourquoi l’impédancemétrie ?
L’EIS permet de distinguer :
- Basses fréquences (<10⁴ Hz) : les ions libres peuvent suivre le champ alternatif (comportement résistif) et se polariser aux électrodes (polarisation de Maxwell-Wagner)
- Hautes fréquences (>10⁵ Hz) : seules les propriétés diélectriques comptent (comportement capacitif)
Quand des DOLLOPs se forment :
- Les ions Ca²⁺ et HCO₃⁻ libres diminuent (ils sont piégés dans les DOLLOPs)
- La résistance électrique augmente (moins d’ions disponibles)
- La polarisation d’électrode diminue (moins d’ions pour former les couches)
Inversement, si des micro-cristaux de calcaire se dissolvent (en libérant Ca²⁺ et HCO₃⁻) :
- La résistance électrique diminue
- La polarisation d’électrode augmente
L’EIS est donc un détecteur indirect mais très sensible de la formation ou dissolution de DOLLOPs.
Résultats principaux
- Confirmation de la formation de DOLLOPs
Dans 7 expériences sur 10, des différences statistiquement significatives (intervalle de confiance 95%) ont été observées entre échantillons traités et contrôles :
- Augmentation de la résistance électrique (Z)
- Diminution de la polarisation d’électrode (φ)
Ces signatures correspondent exactement à la formation accélérée de DOLLOPs (agrégats pré-nucléaires de CaCO₃).
- Quantification des changements
Les changements d’impédance étaient modestes mais reproductibles :
- Variation de Z : 5-15% selon les fréquences
- Significativité : p < 0,05 (dans 6 expériences, p < 0,01)
Ces changements, bien que faibles en valeur absolue, sont hautement significatifs statistiquement et cohérents avec les prédictions théoriques.
- Validation du Critère de Coey
Le calcul du Critère de Coey pour les deux WCM utilisés :
- WCM 62083545 : C entre 1,8 et 8,1
- WCM 62081992 : C entre 1,8 et 8,1
C ≥ 1 dans tous les cas → condition théorique remplie.
- Visualisation par microscopie électronique à balayage (MEB)
Des échantillons d’eau traitée et non traitée ont été filtrés sur membrane d’osmose inverse, puis observés au MEB :
- Eau non traitée : présence de cristaux cubiques (calcite) – forme thermodynamiquement stable
- Eau traitée : présence de petites sphères (DOLLOPs/ACC – carbonate de calcium amorphe) – forme métastable
Cette observation directe confirme que le traitement magnétique stabilise des formes métastables du carbonate de calcium, exactement comme prédit par la théorie.
Implications majeures
Cette première étude établit plusieurs résultats fondamentaux :
- Le traitement magnétique de l’eau a un effet physico-chimique mesurable et reproductible
- La théorie de Coey (2012) est validée expérimentalement avec des dispositifs commerciaux
- Ce n’est pas l’intensité du champ qui compte, mais le gradient
- Les effets sont subtils mais statistiquement robustes
Cependant, cette étude se limitait aux aspects physico-chimiques. La question restait ouverte : ces changements physiques ont-ils des conséquences biologiques ?
Étude 2 : "Strong Gradients in Weak Magnetic Fields Affect the Long-Term Biological Activity of Tap Water" (2021)
Publication :
Paulitsch-Fuchs, A.H., Stanulewicz, N., Pollner, B., Dyer, N., Fuchs, E.C. (2021). Water (Seattle), 12, 28-45.
DOI: 10.14294/WATER.2020.5
Contexte et objectifs
Alors que l’étude de 2016 avait démontré des effets physico-chimiques (formation de DOLLOPs), cette deuxième étude visait à répondre à une question cruciale : le traitement magnétique a-t-il des effets biologiques à long terme sur le microbiome naturel de l’eau du robinet ?
C’était la première fois qu’une étude rigoureuse se penchait sur les effets microbiologiques du traitement magnétique dans des conditions réalistes (eau du robinet, température ambiante, durée de plusieurs jours).
Méthodologie
Protocole expérimental
- Eau utilisée : Eau du robinet d’Innsbruck (même source que l’étude 2016)
- Incubation :
- Durée : 6 jours à température ambiante (22-23°C)
- Volume : 200 g d’eau par bécher
- Béchers couverts (verres de montre pour éviter contamination aérienne)
- Sites traité et contrôle séparés de 5-6 mètres
- Analyse microbiologique : méthode CFU (Colony Forming Units)
Après 2 jours et 6 jours, des échantillons d’eau étaient prélevés et analysés :
- Dilution : 1:10 dans du PBS (phosphate buffered saline)
- Filtration : 1 mL sur membranes 0,45 µm (6 répétitions par échantillon)
- Culture : sur gélose à l’extrait de levure (yeast extract agar ISO 6222)
- Incubation : 6 jours à température ambiante
- Comptage : photographies standardisées + comptage automatisé
- Paramètres mesurés :
- Nombre total de colonies (CFU total)
- Taille des colonies : petites (diamètre ≤ 0,2 mm) et grandes (>0,2 mm)
Pourquoi cette distinction de taille ?
- Les colonies grandes indiquent des bactéries à croissance rapide ou des agrégats cellulaires
- Les colonies petites indiquent des bactéries à croissance lente ou des cellules isolées
- La tendance à former des colonies grandes ou petites peut refléter des changements dans l’agrégation cellulaire
- Reproductibilité :
- 10 expériences indépendantes
- 6 à 8 réplicats par condition et par expérience
- Analyse statistique : test de Mann-Whitney U (données non gaussiennes)
- Correction de Bonferroni (méthode de Hochberg) pour comparaisons multiples
Résultats principaux
- Pas d’effet visible après 2 jours
Après 2 jours d’incubation, aucune colonie n’était visible (ou < 30 CFU, seuil de détection), ni dans les échantillons traités, ni dans les contrôles.
→ Le traitement magnétique n’a pas d’effet immédiat sur la croissance bactérienne.
- Effets significatifs après 6 jours
Après 6 jours, 8 expériences sur 10 montrent des différences statistiquement significatives (p < 0,05 après correction de Bonferroni).
Types de différences observées :
Les résultats ne vont pas tous dans le même sens, et c’est normal ! Voici les différents cas :
Expérience | Petites colonies | Grandes colonies | Interprétation |
1, 2, 3, 4, 5 | Diminution* | Augmentation* | Plus d’agrégation cellulaire |
7, 9 | Augmentation* | Augmentation* | Boost global de croissance |
8 | Augmentation* | Pas de changement | Effet sur petites colonies uniquement |
(*statistiquement significatif, p < 0,05)
Pourquoi ces variations ?
Les auteurs expliquent que l’effet du traitement magnétique dépend des conditions initiales de l’eau du robinet :
- Concentration initiale de Ca²⁺ libre
- Présence ou absence de micro-cristaux de calcaire
- Composition du microbiome initial
- Analyse par séquençage nouvelle génération (NGS) du microbiome
Une expérience particulière a fait l’objet d’une analyse NGS complète pour identifier les espèces bactériennes présentes.
Protocole NGS :
- Prélèvements à J0 (initial), J2 et J6
- Filtration sur membranes 0,22 µm
- Extraction d’ADN (PowerWater DNA Isolation Kit)
- Séquençage paired-end des régions hypervariables de l’ARNr 16S
- Identification taxonomique (≥97% d’identité, ≥95% de couverture)
Résultats du séquençage :
Top 12 des genres bactériens (représentant 86-98% des lectures totales) :
Rang | Genre | % relatif J0 | % relatif J2 | % relatif J6 |
1 | Rhodoferax | 65% | <5% | <5% |
2 | Perlucidibaca | <1% | 40-50% | <10% |
3 | Sphingobium | <1% | 10-20% | 45-50% |
4 | Pseudomonas | <1% | 10-20% | 5-10% |
5 | Methyloversatilis | <1% | <5% | 15-20% |
6 | Aquincola | <1% | <5% | 10-15% |
Observations clés :
- À J0 : dominance de Rhodoferax (bactérie oligotrophe, adaptée aux faibles nutriments)
- À J2 : explosion de Perlucidibaca et Pseudomonas (opportunistes, croissance rapide)
- À J6 : dominance de Sphingobium (dégradeurs de composés aromatiques)
→ Évolution naturelle du microbiome lors de la stagnation de l’eau.
Et l’effet du traitement magnétique ?
Surprise : après 6 jours, le profil taxonomique des échantillons traités et contrôles est quasi-identique !
Cela signifie que le traitement magnétique ne favorise pas certaines espèces au détriment d’autres, mais modifie plutôt l’activité ou l’agrégation des bactéries présentes.
- Contrôles rigoureux et validation
- Champ de fond mesuré : < 1 G aux deux sites (uniquement champ terrestre)
- Conditions identiques : température, humidité, éclairage
- Impédancemétrie simultanée : confirmation de la formation de DOLLOPs
- Analyse statistique robuste : correction pour comparaisons multiples
Interprétation des mécanismes
Les auteurs proposent quatre mécanismes pouvant expliquer les effets observés :
Mécanisme 1 : Effet électrostatique via modification de [Ca²⁺]
Principe :
- La formation de DOLLOPs réduit la concentration de Ca²⁺ libre (piégeage dans les agrégats)
- Les surfaces bactériennes sont chargées négativement (groupes phosphoryl et carboxyl)
- Le Ca²⁺ agit comme un « pont » électrostatique entre cellules bactériennes (mécanisme « like-likes-like » – Ise, 2019)
Conséquence :
- Si [Ca²⁺] diminue → moins d’agrégation → plus de petites colonies isolées
- Si [Ca²⁺] augmente (dissolution de micro-cristaux) → plus d’agrégation → moins de petites colonies, plus de grandes colonies
Évidence expérimentale :
- Expériences 1-5 : augmentation des grandes colonies
- Expérience 8 : augmentation des petites colonies
Référence : Chen & Lürling (2020) ont montré que le Ca²⁺ favorise la formation de grandes colonies chez Microcystis aeruginosa dans des concentrations similaires (≈75 mg/L Ca²⁺).
Mécanisme 2 : Production accélérée d’ATP (mécanisme radical-pair)
Principe :
- La conversion enzymatique ADP → ATP implique un transfert d’électron formant une paire radicalaire ion-Mg⁺•
- Cette paire existe en deux états de spin : singulet (réversible) et triplet (irréversible → ATP)
- Un champ magnétique avec gradient peut convertir singulet → triplet (déphasage de spin)
- Résultat : production d’ATP accélérée
Conséquence :
- Boost métabolique général pour toutes les bactéries
- Croissance plus rapide → augmentation du nombre total de colonies
Évidence expérimentale :
- Expériences 7 et 9 : augmentation simultanée des petites et grandes colonies
Référence : Buchachenko et al. (2005-2010) ont démontré expérimentalement que des champs magnétiques de 550-800 G accélèrent la production d’ATP via l’effet d’isotope magnétique du ²⁵Mg.
Point important : Bien que les champs utilisés par Buchachenko soient plus forts (550-800 G vs 6 G pour les WCM), leurs résultats montrent que l’effet n’est pas proportionnel à l’intensité et peut même diminuer à très forte intensité (800 G). Les gradients forts des WCM peuvent donc compenser la faible intensité.
Mécanisme 3 : Résonance ion-cyclotron (transport accéléré de Ca²⁺)
Principe :
- Un ion dans un champ magnétique suit un mouvement circulaire : ω = zeB/m (fréquence de cyclotron)
- Pour Ca²⁺ à 6 G : f ≈ 450 Hz
- Les canaux calciques membranaires ont une structure hélicoïdale adaptée
- La résonance peut accélérer le flux de Ca²⁺ à travers les membranes
Conséquence :
- Métabolisme calcique accéléré → croissance plus rapide pour certaines espèces
- Effet spécifique à chaque type de bactérie (selon leurs canaux calciques)
Évidence expérimentale :
- Variabilité inter-expériences (certaines bactéries répondent, d’autres non)
Référence : Liboff (1985) a montré que même le champ géomagnétique (0,5 G) peut accélérer le transport de Ca²⁺ via résonance ion-cyclotron.
Mécanisme 4 : Précipitation biologique de CaCO₃
Principe :
- Les bactéries de l’eau du robinet peuvent activement précipiter du CaCO₃ (découverte récente : Liu et al., 2021)
- Ce processus consomme du Ca²⁺ libre
- Il peut inverser l’effet initial du traitement magnétique (si celui-ci avait augmenté [Ca²⁺])
Conséquence :
- Difficulté à corréler l’effet observé avec la direction de changement initial de [Ca²⁺]
Évidence expérimentale :
- Variabilité des résultats selon la composition microbiologique initiale
Conclusion de l’étude 2
Cette étude établit plusieurs résultats majeurs :
- Le traitement magnétique a des effets biologiques mesurables à long terme (6 jours)
- Ces effets ne sont pas dus à un changement de composition du microbiome (profil taxonomique identique)
- Quatre mécanismes physiques plausibles expliquent les effets observés
- Les effets dépendent des conditions initiales de l’eau (composition chimique et microbiologique)
- Les effets sont subtils mais statistiquement robustes (8/10 expériences significatives)
Mais une question restait ouverte : quels sont précisément les groupes fonctionnels de bactéries affectés ?
Étude 3 : "Investigation of the Effect of Sustainable Magnetic Treatment on the Microbiological Communities in Drinking Water" (2022)
Publication :
Liu, X., Pollner, B., Paulitsch-Fuchs, A.H., Fuchs, E.C., Dyer, N.P., Loiskandl, W., Lass-Flörl, C. (2022). Environmental Research, 213, 113638.
DOI: 10.1016/j.envres.2022.113638
Contexte et objectifs
Cette troisième étude représente l’aboutissement du programme de recherche Wetsus sur les cylindres Grander. Elle mobilise une technique de pointe – la cytométrie en flux (flow cytometry) – pour analyser en détail les effets du traitement magnétique sur les communautés microbiennes de l’eau potable.
Les objectifs étaient :
- Caractériser finement les groupes fonctionnels de bactéries dans l’eau du robinet
- Quantifier l’effet du traitement magnétique sur ces groupes
- Relier les observations aux théories écologiques (théorie r/K)
- Évaluer le potentiel pour améliorer la biostabilité de l’eau potable
Méthodologie avancée
- Cytométrie en flux : principe
La cytométrie en flux est une technique qui permet d’analyser chaque cellule individuellement en la faisant passer devant un laser.
Pour chaque cellule, on mesure :
- Fluorescence verte (après marquage au SYBR Green) → indicateur du contenu en acides nucléiques (ADN/ARN)
- Diffusion de la lumière (forward scatter, side scatter) → indicateur de la taille et de la granularité cellulaire
Avantage majeur : en quelques heures, on obtient des informations sur des milliers de cellules, sans avoir besoin de les cultiver (contrairement aux CFU).
- Classification LNA/HNA : une innovation conceptuelle
Les auteurs ont divisé les bactéries en deux groupes fonctionnels basés sur leur contenu en acides nucléiques :
- LNA (Low Nucleic Acid content) : faible contenu en ADN/ARN
- Fluorescence < seuil (défini pour chaque expérience, ≈ 1850-2050 a.u.)
- Cellules petites (< 0,4 µm)
- Oligotrophes (adaptées aux milieux pauvres en nutriments)
- Métabolisme lent mais efficace
- HNA (High Nucleic Acid content) : fort contenu en ADN/ARN
- Fluorescence > seuil
- Cellules plus grandes
- Hétérotrophes/eutrophes (adaptées aux milieux riches)
- Métabolisme rapide mais moins efficace
Pourquoi cette distinction est-elle pertinente ?
Cette classification reflète des stratégies écologiques différentes, comme l’ont montré des études antérieures (Hammes & Egli, 2010; Prest et al., 2013; Liu et al., 2017) :
Caractéristique | HNA | LNA |
Taille | Grande | Petite (< 0,4 µm) |
Habitat préférentiel | Eaux stagnantes, riches | Eau potable, oligotrophe |
Taux de croissance | Rapide (≈1,2 j⁻¹) | Lent (≈0,5 j⁻¹) |
Corrélation HPC | Positive | Négative |
Sensibilité aux oxydants | Sensible | Résistante |
Exemples taxonomiques | Pseudomonas, E. coli | Parcobacteria, etc. |
Stratégie écologique | r-stratégiste | K-stratégiste |
- Protocoles expérimentaux
Deux configurations testées :
Configuration 1 : Statique (Static set-up)
- Représente l’eau stagnante (nutriments limités, pas d’oxygénation)
- 8 béchers par condition (traité / contrôle)
- Volume : 250 mL par bécher
- Durée : 7 jours
- 4 répétitions de l’expérience
Configuration 2 : Agitation (Shaking set-up)
- Représente l’eau en mouvement (meilleure disponibilité des nutriments et de l’oxygène)
- Agitateur orbital : 166 RPM
- Blindage magnétique de l’agitateur (plaques de Mu-Metal) → champ de fond < 1 G
- 8 ou 24 béchers par condition
- Volume : 300 mL par bécher
- Durée : 7 à 14 jours
- 3 répétitions de l’expérience
Échantillonnage et analyse :
- Prélèvements tous les 1-2 jours
- Marquage au SYBR Green (10 µL/mL, dilution 1:100 dans DMSO)
- Incubation 10 min à 35°C dans l’obscurité
- Fixation au formaldéhyde (1,4%)
- Analyse immédiate sur cytomètre BD FACSVerse
- Acquisition : 90 secondes par échantillon (50 µL/min)
Traitement des données :
- Gating (sélection des cellules) calibré avec eau Milli-Q, eau autoclavée et séries de dilution
- Seuil LNA/HNA déterminé automatiquement pour chaque expérience (basé sur l’histogramme de fluorescence en début de phase stationnaire)
- Analyse statistique : test de Mann-Whitney U (données non gaussiennes)
- Analyse de cinétique de croissance
Pour chaque groupe (total, LNA, HNA), les auteurs ont ajusté les courbes de croissance à un modèle logistique :
Y = (Ks × Y₀) / [Y₀ + (Ks – Y₀) × e^(-μmax × t)]
Où :
- Y₀ : abondance initiale (cellules/mL)
- μmax : taux de croissance maximal (jour⁻¹)
- Ks : capacité de charge (carrying capacity) – population maximale soutenable
- t : temps (jours)
Résultats principaux
1. Configuration statique : effets modérés mais significatifs
- Croissance totale
- Jour 0 → Jour 3 : croissance exponentielle (≈ 3 ordres de grandeur)
- Contrôle : 10³ → 10⁵ cellules/mL
- Traité : 10³ → 10⁵ cellules/mL (pas de différence significative)
- Jour 4 → Jour 7 : phase stationnaire
- Contrôle : ≈ 1,3 × 10⁵ cellules/mL
- Traité : ≈ 1,7 × 10⁵ cellules/mL (+ 30%, p < 0,01)
→ Le traitement magnétique augmente la capacité de charge du milieu.
- Dynamique LNA/HNA
Paramètre | LNA (contrôle) | LNA (traité) | HNA (contrôle) | HNA (traité) |
% initial (J0) | 87% | 87% | 13% | 13% |
% stationnaire (J4-7) | 60-70% | 55-65% | 30-40% | 35-45% |
μmax (j⁻¹) | 3,3 | 3,0 | 2,92 | 3,47 |
Ks (10³ cell/mL) | 90 | 111 (+23%) | 42 | 62 (+48%) |
Observations clés :
- Dominance LNA : en conditions oligotrophes (statique), les LNA restent majoritaires (>60%)
- Capacité de charge augmentée : le traitement magnétique augmente Ks pour LNA (+23%) et surtout pour HNA (+48%)
- Taux de croissance : légèrement réduit pour LNA, augmenté pour HNA
- Significativité statistique
Jour | Total cells | %LNA | LNA | HNA |
2 | * | * | * | * |
3 | * | NS | * | * |
4 | * | NS | * | * |
5 | * | NS | * | * |
6 | * | NS | NS | NS |
7 | * | NS | * | NS |
(*p < 0,05, NS = non significatif)
→ Dans 3 répétitions sur 4, augmentation significative du nombre total de cellules.
2. Configuration agitation : effets marqués et sélectifs
- Croissance totale
- Jour 0 → Jour 3 : croissance exponentielle rapide
- Contrôle et traité : 10³ → 3 × 10⁵ cellules/mL
- Jour 3 : inversion temporaire
- Contrôle : 3,0 × 10⁵ cellules/mL
- Traité : 1,5 × 10⁵ cellules/mL (- 50%, p < 0,001)
- Jour 4 → Jour 14 : phase stationnaire
- Contrôle : ≈ 2,6 × 10⁵ cellules/mL
- Traité : ≈ 4,2 × 10⁵ cellules/mL (+ 60%, p < 0,001)
→ Après une baisse temporaire à J3, forte augmentation de la capacité de charge.
- Dynamique LNA/HNA : le résultat le plus spectaculaire
Paramètre | LNA (contrôle) | LNA (traité) | HNA (contrôle) | HNA (traité) |
% initial (J0) | 13,8% | 13,8% | 86,2% | 86,2% |
% stationnaire (J5-14) | 43,4% | 61,8% | 56,6% | 38,2% |
μmax (j⁻¹) | 3,0 | 2,5 | 1,1 | 1,6 |
Ks (10³ cell/mL) | 88 | 226 (+157%) | 185 | 199 (+8%) |
Observations majeures :
- Inversion LNA/HNA :
- En conditions riches en nutriments (agitation), les HNA dominent initialement (86%)
- Avec traitement magnétique : les LNA deviennent co-dominants (62% LNA vs 38% HNA)
- Sans traitement : les HNA restent majoritaires (57% HNA vs 43% LNA)
- Effet sélectif sur LNA :
- Ks (LNA) augmente de 157% (88 → 226 × 10³ cell/mL)
- Ks (HNA) augmente de seulement 8% (185 → 199 × 10³ cell/mL)
- Taux de croissance :
- LNA : μmax légèrement réduit (3,0 → 2,5 j⁻¹)
- HNA : μmax légèrement augmenté (1,1 → 1,6 j⁻¹)
- Comportement temporel détaillé (jours 3-4)
Un phénomène fascinant se produit entre J3 et J4, expliquant l’inversion temporaire de population :
Jour 3 :
- Contrôle : μ(LNA) = 1,88 j⁻¹ > μ(HNA) = 1,54 j⁻¹
- Traité : μ(LNA) = 1,67 j⁻¹ < μ(HNA) = ??? (non mesuré précisément)
Jour 4 :
- Contrôle : μ(LNA) chute à 0,38 j⁻¹ (- 80%) ; μ(HNA) chute aussi
- Traité : μ(LNA) reste élevé à 1,54 j⁻¹ (- 8% seulement)
Explication :
- Les LNA dans les échantillons traités maintiennent leur taux de croissance plus longtemps
- Cela suggère que la capacité de charge augmentée permet aux LNA de continuer à se développer même quand les nutriments commencent à se raréfier
- Significativité statistique
| Jour | Total cells | %LNA | LNA | HNA | |—|—|—|—|—|—| | 2 | NS | * | NS | NS | | 3 | * | * | * | * | | 4 | * | * | * | NS | | 5 | * | * | * | NS | | 6 | * | * | * | NS | | 7 | * | * | * | NS | | 9 | * | * | * | NS | | 11 | * | * | * | NS | | 14 | * | * | * | NS |
(Toutes les répétitions montrent des différences significatives.)
3. Test sur souche pure : Pseudomonas aeruginosa
Pour tester l’effet du traitement magnétique sur une espèce HNA typique, les auteurs ont inoculé P. aeruginosa (ATCC 27953) dans de l’eau du robinet autoclavée.
Protocole :
- Eau autoclavée (20 min, 121°C)
- Inoculation : 3 CFU/mL
- Agitation (166 RPM)
- Durée : 28 jours
- Mesure : comptage cellulaire par cytométrie
Résultats :
Phase | Contrôle | Traité | p-value |
Exponentielle (J4-6) | Croissance rapide | Croissance rapide | NS |
Stationnaire (J9-21) | ≈ 4 × 10⁶ cell/mL | ≈ 3 × 10⁶ cell/mL | p < 0,01 |
Déclin (J21-28) | Déclin lent | Déclin lent | NS |
→ Effet inhibiteur sur P. aeruginosa en phase stationnaire (-25% de population).
Interprétation :
- P. aeruginosa est une bactérie HNA typique (croissance rapide, eutrophe)
- Le traitement magnétique réduit la capacité de charge pour cette bactérie opportuniste
- Cet effet confirme que le traitement magnétique favorise les K-stratégistes (LNA) au détriment des r-stratégistes (HNA)
4. Lien avec la théorie r/K : une avancée conceptuelle majeure
Les auteurs établissent un lien théorique fort entre la dichotomie LNA/HNA et la théorie r/K de sélection écologique (originellement développée en macro-écologie).
Rappel de la théorie r/K :
En écologie, on distingue deux stratégies de survie :
- Stratégie r : reproduction rapide, courte durée de vie, exploitation rapide des ressources (ex: rongeurs, insectes, mauvaises herbes)
- Stratégie K : reproduction lente, longue durée de vie, efficacité dans l’utilisation des ressources (ex: éléphants, chênes)
Application à la microbiologie de l’eau :
Stratégie | r-stratégistes | K-stratégistes |
Équivalent cytométrique | HNA | LNA |
Taux de croissance (μmax) | Élevé (>2 j⁻¹) | Faible (<1 j⁻¹) |
Affinité pour les nutriments | Faible (Ks élevé) | Élevée (Ks faible) |
Habitat optimal | Eutrophe (riche) | Oligotrophe (pauvre) |
Dominance | Milieu riche | Milieu pauvre |
Exemples | Pseudomonas, E. coli | Parcobacteria |
Rôle en eau potable | Pathogènes potentiels | Bactéries indigènes |
Prédiction de la théorie :
- Dans un milieu oligotrophe (statique, pauvre en nutriments), les K-stratégistes (LNA) dominent
- Dans un milieu eutrophe (agitation, riche en nutriments), les r-stratégistes (HNA) dominent
Validation expérimentale :
✓ Configuration statique : LNA dominant (60-70%) → confirme la théorie
✓ Configuration agitation (contrôle) : HNA dominant (57%) → confirme la théorie
✓ Configuration agitation (traité) : LNA co-dominant (62%) → le traitement magnétique favorise les K-stratégistes même en milieu riche
Implications pour la biostabilité
La biostabilité de l’eau potable est définie comme la capacité de l’eau à résister à la prolifération de pathogènes et à maintenir une communauté microbienne stable et sûre.
Problème : Les pathogènes (ex: Legionella, Pseudomonas) sont souvent des r-stratégistes (HNA) à croissance rapide, capables d’exploiter rapidement toute contamination nutritive.
Solution probiotic approach (Favere et al., 2021; Pinto et al., 2012) : Favoriser les K-stratégistes (LNA) indigènes qui :
- Occupent les niches écologiques (compétition par exclusion)
- Consomment les nutriments résiduels (affamant les pathogènes)
- Sont plus résistants aux oxydants (chlore, ozone)
→ Le traitement magnétique favorise précisément ce mécanisme !
Synthèse des mécanismes physico-biologiques
Les auteurs proposent une synthèse complète des quatre mécanismes identifiés dans l’étude 2021 :
Mécanisme 1 : Effet électrostatique (indirect via DOLLOPs)
Chaîne causale :
- Gradient magnétique fort → déphasage de spin des protons dans HCO₃⁻
- Croissance accélérée des DOLLOPs
- Réduction de [Ca²⁺] libre (ou augmentation si dissolution de micro-cristaux)
- Modification de l’agrégation cellulaire (Ca²⁺ = pont électrostatique)
Effet sur LNA/HNA :
- Si [Ca²⁺] ↓ : moins d’agrégation → favorise cellules isolées (LNA)
- Si [Ca²⁺] ↑ : plus d’agrégation → favorise colonies (peut favoriser HNA)
Évidence :
- Corrélation entre formation de DOLLOPs (EIS) et changements de CFU
- Observation MEB de DOLLOPs
Mécanisme 2 : Production d’ATP accélérée (direct, radical-pair)
Chaîne causale :
- Gradient magnétique → déphasage de spin de la paire radicalaire Mg⁺•/ADP•⁻ dans la phosphoglycérate kinase
- Conversion singulet → triplet (irréversible)
- Production d’ATP favorisée (forward reaction)
- Boost métabolique général
Effet sur LNA/HNA :
- Effet non sélectif (toutes les cellules produisent de l’ATP)
- Augmentation globale de la croissance
Évidence :
- Augmentation simultanée de LNA et HNA dans certaines expériences (étude 2021, exp. 7 et 9)
- Travaux de Buchachenko et al. (2005-2010) sur effet isotopique magnétique du Mg
Mécanisme 3 : Transport de Ca²⁺ accéléré (direct, ion-cyclotron)
Chaîne causale :
- Champ magnétique (même faible, 6 G) → mouvement de cyclotron des ions Ca²⁺
- Fréquence de cyclotron : ω = zeB/m ≈ 450 Hz
- Résonance avec canaux calciques hélicoïdaux
- Flux de Ca²⁺ transmembranaire accéléré
Effet sur LNA/HNA :
- Effet sélectif (dépend des caractéristiques membranaires de chaque espèce)
- Peut favoriser certaines bactéries plus que d’autres
Évidence :
- Variabilité inter-expériences (certaines bactéries répondent, d’autres non)
- Travaux de Liboff (1985) sur résonance ion-cyclotron même à champ terrestre
Mécanisme 4 : Précipitation biologique de CaCO₃
Chaîne causale :
- Bactéries de l’eau du robinet précipitent activement du CaCO₃ (Liu et al., 2021)
- Consommation de Ca²⁺ libre
- Modification de [Ca²⁺] indépendamment du traitement magnétique
- Peut compenser/amplifier/inverser les effets initiaux
Effet sur LNA/HNA :
- Dépend de la composition microbiologique initiale
- Explique pourquoi les effets ne vont pas tous dans le même sens
Évidence :
- Observation MEB de précipités biologiques
- Variabilité des résultats selon la qualité initiale de l’eau
Conclusion de l’étude 3
Cette étude représente l’aboutissement le plus complet des recherches Wetsus sur les cylindres Grander. Elle établit :
- Un effet sélectif robuste du traitement magnétique sur les communautés microbiennes (LNA favorisés, HNA inhibés)
- Un lien théorique fort avec l’écologie microbienne (théorie r/K)
- Un potentiel d’application pour améliorer la biostabilité de l’eau potable (approche probiotique)
- Quatre mécanismes physico-biologiques complémentaires expliquant les effets observés
- Une méthodologie avancée (cytométrie en flux) permettant une analyse fine et reproductible
Points forts scientifiques :
- 10 expériences indépendantes (7 statiques, 3 agitation)
- Résultats hautement significatifs (p < 0,001 dans la majorité des cas)
- Cohérence avec les études antérieures (formation de DOLLOPs)
- Cadre théorique solide (Coey, Buchachenko, Liboff)
V. SYNTHÈSE DES MÉCANISMES PHYSICO-CHIMIQUES ET BIOLOGIQUES
A. Vue d'ensemble : une cascade d'effets interconnectés
Les trois études Wetsus révèlent que le traitement magnétique par cylindres Grander déclenche une cascade d’effets physico-chimiques et biologiques interconnectés, agissant à différentes échelles de temps et d’espace.
┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│ EXPOSITION AU GRADIENT MAGNÉTIQUE (800 G/m, 6 G) │
└──────────────────────────────────────────────────────┘
│
↓
┌──────────────────────────────────────────┐
│ EFFETS QUANTIQUES (échelle moléculaire) │
└──────────────────────────────────────────┘
│
┌──────────────┼──────────────┐
│ │ │
↓ ↓ ↓
Déphasage Déphasage Résonance
spin H⁺ spin Mg⁺• ion-cyclotron
(HCO₃⁻) (ADP→ATP) (Ca²⁺)
│ │ │
↓ ↓ ↓
┌──────────────────────────────────────────┐
│ EFFETS PHYSICO-CHIMIQUES (minutes-heures)│
└──────────────────────────────────────────┘
│ │ │
Formation ATP↑ Ca²⁺ flux↑
DOLLOPs
│ │ │
↓ ↓ ↓
[Ca²⁺]↓ Métabolisme↑ Signalisation↑
│ │ │
└──────────────┼──────────────┘
↓
┌──────────────────────────────────────────┐
│ EFFETS BIOLOGIQUES (heures-jours) │
└──────────────────────────────────────────┘
│
┌──────────────┼──────────────┐
│ │ │
↓ ↓ ↓
Agrégation Croissance Sélection
cellulaire↓ cellulaire↑ K-strat.↑
│ │ │
└──────────────┼──────────────┘
↓
┌──────────────────────────────────────────┐
│ EFFETS ÉCOLOGIQUES (jours-semaines) │
└──────────────────────────────────────────┘
│
↓
LNA (K-strat.) ↑↑
HNA (r-strat.) ↓
│
↓
BIOSTABILITÉ ↑
B. Détail des mécanismes
1. Déphasage de spin des protons dans HCO₃⁻ (Mécanisme de Coey)
Échelle temporelle : < 1 seconde
Échelle spatiale : nanométrique (surface des DOLLOPs)
Processus :
- À la surface d’un DOLLOP, des ions HCO₃⁻ sont adjacents
- Les protons (H⁺) de ces ions forment des paires de spins couplés (dimères)
- Ces paires existent initialement en état singulet (spins anti-parallèles, ↑↓)
- Le gradient magnétique crée un champ différent pour chaque proton de la paire (séparation spatiale ≈ 0,25 nm)
- Cette différence induit une précession différentielle des spins (effet Zeeman différentiel)
- Résultat : conversion progressive singulet → triplet (spins parallèles, ↑↑)
- L’état triplet ne peut pas revenir aux réactants (conservation du spin)
- Les protons en état triplet sont plus facilement remplacés par Ca²⁺
- Croissance accélérée du DOLLOP (incorporation de CaCO₃)
Conditions nécessaires (Critère de Coey) :
C = 2 × (L/v) × f_p × α × ∇B ≥ 1
- L ≈ 0,1 m (longueur du WCM)
- v ≈ 0,01 m/s (vitesse de diffusion des DOLLOPs)
- f_p ≈ 42,6 MHz/T × 0,0006 T ≈ 25,6 kHz (fréquence de Larmor du proton)
- α = 0,25 nm (séparation des spins)
- ∇B ≈ 800 G/m = 0,08 T/m
C ≈ 2 × (0,1 / 0,01) × 25600 × 0,25×10⁻⁹ × 0,08 ≈ 2-8 ✓
Conséquence physico-chimique :
- Formation de DOLLOPs de taille croissante (10 nm → 500 nm)
- Réduction de [Ca²⁺] libre (piégeage dans les DOLLOPs)
- Modification du pH (léger, généralement non mesurable car compensation par CO₂ atmosphérique)
- Changement des propriétés électriques de l’eau (résistance ↑, polarisation ↓)
Évidence expérimentale :
- Étude 2016 : changement d’impédance électrique (7/10 exp., p < 0,05)
- Observation MEB : présence de sphères amorphes (DOLLOPs/ACC) dans eau traitée
2. Production accélérée d'ATP via déphasage de spin Mg⁺• (Mécanisme de Buchachenko)
Échelle temporelle : millisecondes (durée de vie de la paire radicalaire)
Échelle spatiale : moléculaire (site actif enzymatique)
Processus :
- L’enzyme phosphoglycérate kinase catalyse : ADP + Pi → ATP
- Première étape : transfert d’électron du phosphate vers Mg²⁺
- Formation d’une paire radicalaire ion-Mg⁺• (ion magnésium avec électron non apparié) et ADP•⁻ (radical anion)
- Cette paire existe en deux états de spin :
- Singulet (↑↓) : permet le retour des électrons (réaction inverse)
- Triplet (↑↑) : interdit le retour (conservation du spin) → forward reaction
- Le gradient magnétique induit une conversion singulet → triplet (similaire au mécanisme de Coey)
- Plus de paires en état triplet → plus d’ATP formé
Spécificité de l’effet magnétique :
- L’effet dépend de l’isotope de magnésium :
- ²⁴Mg, ²⁶Mg (spin nucléaire I=0) : pas de couplage hyperfin
- ²⁵Mg (I=5/2, 10% naturel) : couplage hyperfin → conversion S→T facilitée
- Buchachenko et al. (2005) ont montré que la production d’ATP avec ²⁵Mg est 2-3 fois plus élevée qu’avec ²⁴Mg sous champ magnétique
- À 550 G : augmentation de 50% de la production d’ATP
- À 800 G : effet maximal puis diminution (saturation)
Point crucial : Même si les WCM (6 G) sont plus faibles que les champs utilisés par Buchachenko (550-800 G), les gradients élevés peuvent compenser l’intensité faible en créant des différences de champ locales suffisantes pour induire la conversion S→T.
Conséquence biologique :
- Métabolisme accéléré : plus d’ATP disponible pour tous les processus cellulaires
- Croissance plus rapide : synthèse protéique, division cellulaire
- Effet non sélectif : toutes les bactéries produisent de l’ATP via la même voie
Évidence expérimentale :
- Étude 2021 : augmentation simultanée de LNA et HNA dans certaines expériences (exp. 7, 9)
- Étude 2022 : augmentation globale de la capacité de charge
Limite : L’étude 2022 montre que les effets sont sélectifs (LNA >> HNA), ce qui suggère que ce mécanisme n’est pas le seul en jeu, et que le mécanisme ion-cyclotron (sélectif) joue également un rôle.
3. Résonance ion-cyclotron pour le calcium (Mécanisme de Liboff)
Échelle temporelle : microsecondes (temps de passage dans un canal ionique)
Échelle spatiale : membranaire (canaux calciques)
Processus :
- Un ion chargé dans un champ magnétique B subit la force de Lorentz : F = q(v × B)
- Cette force induit un mouvement circulaire (cyclotron) de fréquence :
ω = zeB/m
où z = charge, e = charge élémentaire, m = masse de l’ion - Pour Ca²⁺ (z=2, m=40 uma) à B=6 G (0,0006 T) :
f = ω/2π ≈ 450 Hz - Les canaux calciques membranaires ont une structure hélicoïdale (comme un ressort)
- Si la fréquence de cyclotron résonne avec la géométrie du canal, le flux de Ca²⁺ est accéléré
- Même à faible champ (champ terrestre, 0,5 G), l’effet peut être significatif
Spécificité de l’effet :
- Chaque ion a sa propre fréquence de cyclotron :
- Ca²⁺ : 450 Hz à 6 G
- Mg²⁺ : 750 Hz à 6 G
- Na⁺ : 250 Hz à 6 G
- K⁺ : 150 Hz à 6 G
- Chaque espèce bactérienne a des canaux ioniques différents (géométrie, protéines)
- Effet sélectif : certaines bactéries répondent plus que d’autres
Conséquence biologique :
- Signalisation calcique accélérée : Ca²⁺ est un messager intracellulaire universel
- Régulation enzymatique : de nombreuses enzymes sont Ca²⁺-dépendantes
- Division cellulaire : le Ca²⁺ régule le cycle cellulaire
- Chimiotaxie : le Ca²⁺ régule le mouvement bactérien
- Biofilm : le Ca²⁺ favorise l’agrégation et la formation de matrice extracellulaire
Évidence expérimentale :
- Liboff (1985) : calculs théoriques montrant la résonance ion-cyclotron même à champ terrestre
- Étude 2022 : effet sélectif sur LNA >> HNA (suggère des différences membranaires)
- Variabilité inter-expériences (certaines bactéries répondent, d’autres non)
4. Effet électrostatique via modification de [Ca²⁺]
Échelle temporelle : minutes-heures (équilibre DOLLOPs ⇌ Ca²⁺)
Échelle spatiale : colloïdale (agrégation cellulaire)
Processus :
- Les surfaces bactériennes sont chargées négativement :
- Groupes phosphoryl (PO₄³⁻) dans les lipopolysaccharides
- Groupes carboxyl (COO⁻) dans les protéines membranaires
- Potentiel zêta : -10 à -40 mV (selon l’espèce)
- Deux cellules négatives se repoussent électrostatiquement (répulsion coulombienne)
- Les ions Ca²⁺ agissent comme des « ponts » électrostatiques :
- Ca²⁺ se lie à COO⁻ de la cellule A (liaison ionique)
- Le même Ca²⁺ se lie à COO⁻ de la cellule B
- Attraction nette : « like-likes-like » (Ise, 2019)
- Si [Ca²⁺] augmente → plus d’agrégation → colonies plus grandes
- Si [Ca²⁺] diminue → moins d’agrégation → cellules isolées
Évidence expérimentale directe :
- Chen & Lürling (2020) : Ca²⁺ favorise la formation de grandes colonies de Microcystis (cyanobactérie)
- Sans Ca²⁺ : cellules isolées
- Avec Ca²⁺ (75 mg/L, comme eau d’Innsbruck) : colonies de 10-100 cellules
- Mécanisme confirmé : pontage électrostatique
Application aux études Wetsus :
- Étude 2021 :
- Exp. 1-5 : augmentation grandes colonies → [Ca²⁺] ↑ (dissolution de micro-cristaux)
- Exp. 8 : augmentation petites colonies → [Ca²⁺] ↓ (formation de DOLLOPs)
- Étude 2022 :
- Configuration statique : effet modéré sur agrégation
- Configuration agitation : effet plus marqué (meilleure homogénéisation)
5. Précipitation biologique de CaCO₃
Échelle temporelle : heures-jours (métabolisme bactérien)
Échelle spatiale : cellulaire (précipitation péricellulaire)
Processus :
- Certaines bactéries de l’eau du robinet précipitent activement du CaCO₃ :
- Par métabolisme des acides aminés (désam ination → NH₃ → pH ↑)
- Par biosorption de Ca²⁺ sur groupes fonctionnels de surface
- Cette précipitation biologique consomme du Ca²⁺ libre :
Ca²⁺ + CO₃²⁻ → CaCO₃↓ - Conséquence : réduction de [Ca²⁺] indépendamment du traitement magnétique
- Cet effet peut :
- Compenser l’augmentation de [Ca²⁺] par dissolution de micro-cristaux
- Amplifier la réduction de [Ca²⁺] par formation de DOLLOPs
- Inverser l’effet initial du traitement
Évidence expérimentale :
- Liu et al. (2021) : démonstration de la précipitation biologique de CaCO₃ par bactéries d’eau du robinet
- Dépendance de la densité cellulaire (>10⁶ cell/mL)
- Médiation par métabolisme des acides aminés
Application aux études Wetsus :
- Explique la variabilité inter-expériences (étude 2021)
- Dépend de la composition microbiologique initiale (espèces présentes)
- Effet amplifié après 6 jours (densité cellulaire élevée)
C. Synergie et interactions entre mécanismes
Point crucial : Ces cinq mécanismes ne sont pas indépendants, ils interagissent et se renforcent mutuellement.
Exemple de cascade synergique :
- Gradient magnétique → Déphasage spin H⁺
↓
- Formation de DOLLOPs → [Ca²⁺] ↓
↓
- Moins d’agrégation cellulaire
↓
- Plus de cellules isolées (LNA favorisées)
+
- Gradient magnétique → Déphasage spin Mg⁺• → ATP ↑
↓
- Croissance métabolique accélérée
+
- Gradient magnétique → Résonance ion-cyclotron Ca²⁺
↓
- Transport Ca²⁺ accéléré (sélectif selon espèces)
↓
- LNA (avec bons canaux Ca²⁺) croissent plus vite
↓
- Densité cellulaire ↑ → Précipitation biologique CaCO₃
↓
- [Ca²⁺] ↓↓ (effet cumulatif)
↓
- Agrégation ↓↓ → LNA dominance renforcée
Explication de l’effet sélectif LNA >> HNA :
L’effet sélectif observé (étude 2022) provient probablement de la combinaison des mécanismes 3 et 4 :
- Mécanisme 3 (résonance ion-cyclotron) : effet sélectif dépendant des canaux Ca²⁺ de chaque espèce
- LNA (oligotrophes, K-stratégistes) ont probablement des canaux Ca²⁺ plus efficaces (adaptation à milieu pauvre en Ca²⁺)
- HNA (eutrophes, r-stratégistes) ont probablement des canaux moins efficaces (pas de pression sélective en milieu riche)
- Mécanisme 4 (agrégation électrostatique) : favorise les cellules isolées (LNA) quand [Ca²⁺] ↓
- Mécanisme 2 (ATP) : boost non sélectif, mais amplifie l’effet sélectif des mécanismes 3 et 4
Validation par l’expérience P. aeruginosa :
- P. aeruginosa = HNA typique (r-stratégiste)
- Effet inhibiteur (-25% en phase stationnaire)
- Suggère que les canaux Ca²⁺ de P. aeruginosa ne bénéficient pas de la résonance ion-cyclotron
Ou que l’effet électrostatique (agrégation ↓) est défavorable pour cette bactérie qui forme naturellement des biofilms
VI. CONFIRMATION INDÉPENDANTE ET VALIDATION SCIENTIFIQUE
A. Reproductibilité : le critère ultime de la science
Un des piliers de la méthode scientifique est la reproductibilité : un phénomène n’est considéré comme réel que s’il peut être observé de manière répétée, par différents expérimentateurs, dans différentes conditions.
Les études Wetsus satisfont pleinement à ce critère :
Étude 2016 (Formation de DOLLOPs)
- 10 expériences indépendantes
- 7/10 montrent des différences significatives (p < 0,05)
- 6/10 montrent des différences hautement significatives (p < 0,01)
- Paramètres mesurés : impédance Z et phase φ, sur 16-25 fréquences
- Reproductibilité : 70% (excellente pour des systèmes biologiques complexes)
Étude 2021 (Effets biologiques, CFU)
- 10 expériences indépendantes
- 8/10 montrent des différences significatives après correction de Bonferroni (p < 0,05)
- Paramètres mesurés : colonies <0,2 mm et >0,2 mm
- Reproductibilité : 80% (excellente)
Étude 2022 (Cytométrie en flux)
- Configuration statique : 4 répétitions
- 3/4 montrent augmentation significative du nombre total de cellules
- Reproductibilité : 75%
- Configuration agitation : 3 répétitions
- 3/3 montrent augmentation significative du nombre total de cellules
- 3/3 montrent augmentation significative de %LNA
- Reproductibilité : 100%
Synthèse : Sur l’ensemble des 27 expériences (10+10+4+3), 21 montrent des effets significatifs (78%).
Pourquoi pas 100% ?
- L’eau du robinet est un système naturel et variable (composition chimique, microbiome)
- Les effets dépendent des conditions initiales (présence de micro-cristaux, [Ca²⁺] initial, espèces bactériennes)
- Cette variabilité est normale et attendue pour des phénomènes subtils
78% de reproductibilité est excellent pour ce type d’étude
B. Contrôles rigoureux : éliminer les biais
Les études Wetsus ont mis en place des contrôles expérimentaux rigoureux pour éliminer tous les biais possibles :
1. Séparation spatiale stricte
- Distance traité/contrôle : 5-6 mètres
- Mesure du champ de fond : < 1 G (uniquement champ terrestre)
- Objectif : s’assurer que le site « contrôle » n’est pas influencé par le WCM
Validation : Expérience « double négatif » (étude 2022) avec deux sites contrôles sans WCM → aucune différence significative → les deux sites sont équivalents ✓
2. Conditions identiques
- Température : mesurée en continu (Amprobe TR200-A) → 22-23°C (± 0,5°C)
- Humidité : salles climatisées, identiques pour les deux sites
- Lumière : boîtes opaques couvrant les échantillons
- Contamination : protocoles stériles (autoclaves, laminar flow cabinet)
- Ordre de manipulation : randomisé pour éviter biais temporel
3. Réplicats multiples
- Étude 2016 : 8 réplicats par condition
- Étude 2021 : 6-8 réplicats par condition
- Étude 2022 : 8-24 réplicats par condition
→ Permet de calculer des intervalles de confiance robustes
4. Analyses statistiques rigoureuses
- Test de Mann-Whitney U : approprié pour données non gaussiennes (distributions biologiques)
- Correction de Bonferroni (méthode de Hochberg) : corrige les comparaisons multiples (évite les faux positifs)
- Intervalle de confiance : 95% (p < 0,05)
- Intervalles de confiance 99% (p < 0,01) rapportés pour les effets les plus forts
Exemple de rigueur statistique (étude 2021, expérience 1) :
- p-value brute (colonies >0,2 mm) : p < 0,001
- p-value après correction de Bonferroni : p = 0,015
- Reste hautement significatif même après correction ✓
5. Mesures de contrôle physico-chimiques
- Impédancemétrie simultanée (toutes les études) : confirme la formation de DOLLOPs
- Analyse chimique de l’eau (étude 2021, 2022) : 4 échantillons aléatoires
- [Ca²⁺] = 75-80 mg/L
- [HCO₃⁻] = 35-45 mg/L
- pH = 7,5-8,0
- TOC = 60-65 mg/L
- Température : mesurée en continu
6. Caractérisation magnétique complète
- Magnétomètre VGM (AlphaLab) monté sur table xyz automatisée
- Cartographie 3D complète : 20×20 cm, pas de 1 mm, 3 composantes (x, y, z)
- Calibration : chambre à zéro Gauss (<0,002 G)
- Répétabilité : mesures répétées jusqu’à stabilité (< 5% de variation)
Résultats :
- WCM 62083545 : B_max = 6 G, ∇B = 740 / 210 / 620 G/m (x/y/z), C = 1,8-8,1 ✓
- WCM 62081992 : B_max = 6 G, ∇B = 770 / 170 / 560 G/m (x/y/z), C = 1,8-8,1 ✓
7. Blindage électromagnétique (configuration agitation)
- Plaques de Mu-Metal (4 couches) sous les agitateurs
- Champ résiduel : < 1 G (vérifié avec magnétomètre)
- Objectif : éliminer le champ généré par le moteur électrique de l’agitateur
8. Randomisation
- Ordre de prélèvement : randomisé (traité/contrôle alternés)
- Position des béchers : randomisée
Lieu d’incubation des cultures : randomisé (> 5 m de séparation)
C. Attestation officielle Wetsus (mai 2024)
Le 13 mai 2024, le Dr. Elmar C. Fuchs, en sa qualité de :
- Auteur correspondant des trois publications
- Coordinateur du thème de recherche « Applied Water Physics » à Wetsus
- Program Manager de Wetsus
a émis une attestation officielle (document en allemand et anglais) confirmant que :
« Les dispositifs désignés comme ‘Water Core Magnets’ (WCM, type DZKL) dans les trois publications scientifiques ci-dessous sont des cylindres doubles Grander commerciaux disponibles dans le commerce (nom commercial : ‘GRANDER Double Cylinder Small’) que Wetsus a obtenus de la société IPF GmbH, Jochberg, Autriche. »
Publications concernées :
- Sammer et al. (2016). Water, 8(3), 79.
- Paulitsch-Fuchs et al. (2021). Water (Seattle), 12, 28-45.
- Liu et al. (2022). Environmental Research, 213, 113638.
Importance de cette attestation :
- Traçabilité complète : les dispositifs testés sont identifiés sans ambiguïté
- Produits commerciaux standard : pas de prototypes spéciaux de laboratoire
- Reproductibilité garantie : tout le monde peut acheter les mêmes dispositifs
- Transparence scientifique : aucune dissimulation de l’origine des appareils
- Validation indépendante : Wetsus n’est pas lié à Grander (financement public)
Cette attestation est un gage de crédibilité exceptionnel dans le domaine souvent controversé du traitement magnétique de l’eau.
VII. IMPLICATIONS ET PERSPECTIVES
A. Pour la compréhension fondamentale de l'eau
1. Validation d'un nouveau paradigme : l'eau structurée dynamiquement
Les études Wetsus confirment expérimentalement que l’eau n’est pas un simple liquide homogène, mais un milieu dynamiquement structuré à l’échelle mésoscopique (1-500 nm).
Concepts validés :
- DOLLOPs (prenucleation clusters) : agrégats pré-cristallins stables dans l’eau subsaturée
- Métastabilité : l’eau peut exister dans différents états métastables (DOLLOPs, ACC)
- Sensibilité aux champs externes : des champs très faibles (6 G) avec forts gradients peuvent modifier ces structures
Implications pour la physique de l’eau :
- L’eau possède une mémoire structurale à court/moyen terme (heures-jours)
- Cette mémoire n’est pas une « mémoire moléculaire » mystique, mais une stabilisation d’états métastables (DOLLOPs)
Les effets sont mesurables (impédance, cytométrie) et reproductibles
2. Mécanismes quantiques en biologie
Les études confirment que des effets quantiques (déphasage de spin, radical-pair) peuvent avoir des conséquences biologiques macroscopiques :
- Mécanisme de Coey : déphasage de spin des protons → changement de la chimie de l’eau
- Mécanisme de Buchachenko : déphasage de spin dans les paires radicalaires → métabolisme modifié
- Ces mécanismes agissent à température ambiante (22-23°C), contrairement à de nombreux effets quantiques qui nécessitent des températures cryogéniques
Lien avec la biologie quantique émergente :
- Photosynthèse (transfert d’électron quantique)
- Olfaction (reconnaissance moléculaire par effet tunnel)
- Navigation animale (magnétoréception via radical-pair dans les cryptochromes)
→ L’eau « magnétisée » rejoint le domaine de la biologie quantique.
B. Pour la microbiologie de l'eau potable
1. Concept de biostabilité : un nouveau paradigme
Traditionnellement, la qualité microbiologique de l’eau potable reposait sur la désinfection (chlore, ozone, UV) pour éliminer tous les micro-organismes.
Nouveau paradigme (Favere et al., 2021; Pinto et al., 2012) :
- L’eau potable contient naturellement un microbiome diversifié (≈1000 espèces)
- Il est impossible et contre-productif de stériliser complètement l’eau
- Objectif : favoriser les K-stratégistes indigènes (LNA) qui :
- Occupent les niches écologiques (compétition par exclusion)
- Consomment les nutriments résiduels (affamant les pathogènes)
- Sont plus résistants aux oxydants (chlore résiduel)
→ Approche « probiotique » de l’eau potable
2. Le traitement magnétique comme outil de gestion microbiologique
Les études Wetsus montrent que le traitement magnétique favorise précisément les K-stratégistes (LNA) :
- Configuration agitation : %LNA passe de 43% (contrôle) à 62% (traité)
- Capacité de charge LNA : +157% (88 → 226 × 10³ cell/mL)
- Inhibition de P. aeruginosa (r-stratégiste, pathogène opportuniste) : -25%
Applications potentielles :
- a) Réseaux de distribution d’eau potable
- Installation de WCM en sortie de station de traitement
- Favorise les bactéries indigènes K-stratégistes
- Réduit la prolifération de pathogènes opportunistes
- Complément (pas remplacement) de la chloration
- b) Bâtiments (hôpitaux, hôtels, piscines)
- Prévention de Legionella (r-stratégiste, forme biofilms)
- Réduction de la formation de biofilms (agrégation cellulaire diminuée)
- Amélioration de la qualité organoleptique (moins de métabolites HNA)
- c) Industrie agro-alimentaire
- Eau de process microbiologiquement stable
- Réduction des contaminations
- Alternative partielle aux biocides
3. Limitation de la formation de biofilms
Un résultat important (bien que non explicitement mentionné dans les publications) est que la réduction de [Ca²⁺] libre et l’inhibition des HNA peuvent limiter la formation de biofilms :
- Le Ca²⁺ est un élément clé de la matrice extracellulaire des biofilms
- Les r-stratégistes (HNA) sont les principaux formateurs de biofilms
- Traitement magnétique → moins de Ca²⁺ libre → moins de biofilm
Applications :
- Canalisations (moins d’entartrage biologique)
- Échangeurs thermiques
- Membranes de filtration (colmatage réduit)
C. Applications potentielles
1. Traitement de l'eau potable à domicile
Dispositif Grander actuel :
- Petit cylindre double (10-15 cm) installé sur arrivée d’eau
- Pas d’électricité, pas de consommables, pas d’entretien
- Durée de vie : > 20 ans
- Validation scientifique : études Wetsus
Avantages :
- Amélioration de la qualité microbiologique (biostabilité)
- Réduction possible de la formation de tartre (DOLLOPs)
- Amélioration organoleptique (goût, texture)
- Écologique : pas de produits chimiques, pas d’énergie
Limites :
- N’élimine pas les contaminants chimiques (pesticides, métaux lourds, PFAS)
- N’élimine pas les pathogènes déjà présents (pas un désinfectant)
- Doit être couplé avec une filtration (charbon actif, osmose inverse)
Recommandation : Système combiné filtration + vitalisation
- Filtration (charbon actif) : élimine contaminants chimiques, chlore
Vitalisation (Grander) : améliore biostabilité, prévient recontamination
2. Agriculture et irrigation
Effets potentiels (à valider par études spécifiques) :
- Eau d’irrigation « vivante » → meilleure absorption par les plantes ?
- Croissance racinaire améliorée (capillarité, tension de surface modifiée)
- Réduction de la salinité des sols (DOLLOPs = complexes de calcium)
- Microbiome du sol enrichi en K-stratégistes bénéfiques
Études préliminaires existantes (non Wetsus, à valider) :
- Augmentation de rendement : +5-20% (diverses cultures)
- Réduction de l’utilisation d’engrais : -10-30%
- Meilleure résistance à la sécheresse
Mécanisme possible :
- Eau « structurée » → meilleure pénétration dans les capillaires du sol
- Meilleure hydratation des racines
- Microbiome rhizosphérique optimisé (LNA bénéfiques)
3. Élevage et aquaculture
Applications :
- Eau de boisson pour animaux
- Eau des bassins d’aquaculture
- Nettoyage des installations
Effets potentiels :
- Réduction de la consommation d’antibiotiques (microbiome intestinal optimisé)
- Amélioration de la santé animale
- Réduction des biofilms et pathogènes dans les bassins
- Qualité de l’eau améliorée (moins de métabolites toxiques HNA)
Études préliminaires (non Wetsus, à valider) :
- Réduction de la mortalité en aquaculture : -20-40%
- Croissance améliorée
- Qualité de la chair améliorée
4. Applications industrielles
- a) Circuits de refroidissement
- Prévention du tartre (DOLLOPs au lieu de cristaux)
- Réduction des biofilms
- Maintenance réduite
- Économies d’énergie (transfert thermique amélioré)
- b) Chaudières et circuits thermiques
- Prévention de l’entartrage
- Durée de vie prolongée
- Consommation réduite de produits anti-tartre chimiques
- c) Industrie papetière, textile
- Eau de process de meilleure qualité
- Réduction de la consommation de produits chimiques
- Qualité du produit final améliorée
- d) Piscines et spas
- Réduction de la chloration (microbiome stable, LNA dominant)
- Eau plus douce (moins de dépôts calcaires)
- Confort amélioré (moins d’irritations)
D. Recherches futures nécessaires
1. Études mécanistiques approfondies
- a) Production d’ATP quantitative
- Mesurer directement [ATP] dans bactéries traitées vs contrôles
- Utiliser des techniques de bioluminescence (luciférine-luciférase)
- Objectif : confirmer le mécanisme de Buchachenko in vivo
- b) Flux de Ca²⁺ intracellulaire
- Utiliser des sondes fluorescentes spécifiques du Ca²⁺ (Fluo-4, Fura-2)
- Mesurer le flux de Ca²⁺ en temps réel par microscopie confocale
- Objectif : confirmer le mécanisme ion-cyclotron de Liboff
- c) Résonance magnétique nucléaire (RMN)
- RMN ¹H, ²³Na, ²⁵Mg pour détecter changements structuraux
Objectif : caractériser les DOLLOPs formés
2. Études taxonomiques détaillées
- a) NGS quantitatif
- Séquençage 16S rRNA quantitatif (qPCR) sur toutes les expériences
- Identification précise des espèces LNA et HNA
- Objectif : comprendre quelles espèces sont favorisées/inhibées
- b) Métagénomique fonctionnelle
- Séquençage du génome complet (shotgun metagenomics)
- Analyse des gènes présents (canaux Ca²⁺, enzymes métaboliques)
- Objectif : expliquer pourquoi certaines espèces répondent mieux
- c) Transcriptomique
- Analyse de l’expression génique (RNA-seq)
Objectif : identifier les gènes activés/réprimés par le traitement magnétique
3. Études sur souches pures
- a) Panel de souches représentatives
- LNA : Parcobacteria, Sphingobium, Methyloversatilis
- HNA : Pseudomonas, E. coli, Legionella
- Protocole : mêmes conditions que les études Wetsus, mais en culture pure
- b) Courbes de croissance détaillées
- Mesurer μmax, Ks, lag phase pour chaque souche
- Comparer traité vs contrôle
- Objectif : quantifier l’effet sur chaque espèce
- c) Test de pathogénicité
- Infectivité de pathogènes traités vs contrôles (sur modèles cellulaires ou animaux)
Objectif : confirmer la réduction du pouvoir pathogène
4. Optimisation des dispositifs
- a) Variation des paramètres magnétiques
- Intensité : 1 G, 6 G, 10 G, 20 G
- Gradient : 100, 500, 1000, 2000 G/m
- Objectif : déterminer les paramètres optimaux (Critère de Coey)
- b) Configuration spatiale
- Géométrie des aimants (cylindres, anneaux, plaques)
- Orientation du champ (parallèle/perpendiculaire au flux)
- Objectif : maximiser l’effet avec un dispositif compact
- c) Durée et mode d’exposition
- Exposition continue vs pulsée
- Durée minimale d’exposition (secondes, minutes, heures)
Objectif : optimiser pour applications industrielles
5. Validation en conditions réelles
- a) Réseaux de distribution d’eau
- Installation pilote dans une petite commune
- Monitoring microbiologique (cytométrie en flux) sur 1-2 ans
- Objectif : prouver l’effet à l’échelle du réseau
- b) Bâtiments (hôpitaux)
- Installation sur circuits d’eau chaude sanitaire
- Monitoring Legionella (qPCR)
- Objectif : prévention des légionelloses
- c) Aquaculture
- Bassins d’élevage (poissons, crevettes)
- Mesure de mortalité, croissance, qualité de l’eau
Objectif : améliorer la durabilité de l’aquaculture
6. Études de sécurité à long terme
- a) Toxicité
- Études sur animaux (rongeurs) consommant eau traitée pendant 6-12 mois
- Analyses histopathologiques
- Objectif : garantir l’absence d’effets délétères
- b) Résistance aux antibiotiques
- Vérifier que le traitement magnétique ne sélectionne pas de bactéries résistantes
- Objectif : sécurité sanitaire
- c) Biofilms pathogènes
- Vérifier que la réduction de biofilms ne favorise pas la libération de pathogènes dans l’eau
Objectif : éviter les effets secondaires indésirables
7. Acceptabilité réglementaire
- a) Normes et certifications
- Soumission des études Wetsus aux agences sanitaires (ANSES, EPA, EFSA)
- Demande de reconnaissance officielle du traitement magnétique
- Objectif : intégration dans les normes de traitement de l’eau potable
- b) Études cliniques (si applications médicales)
- Essais cliniques randomisés contrôlés (eau traitée vs placebo)
- Mesure d’indicateurs de santé (digestion, hydratation, inflammation)
Objectif : valider les effets santé revendiqués
VIII. CONCLUSION
Le traitement magnétique de l’eau : de la controverse à la validation scientifique
Pendant près d’un siècle, le traitement magnétique de l’eau est resté dans une zone grise scientifique : largement utilisé dans le monde (des millions d’installations), mais peu compris et souvent rejeté par la communauté scientifique faute de mécanisme plausible.
Les études Wetsus (2016-2022) marquent un tournant décisif.
Ce que nous savons maintenant avec certitude
1. Les effets physico-chimiques sont réels et mesurables
- Les dispositifs Grander (WCM), avec leurs champs faibles (6 G) mais forts gradients (800 G/m), remplissent le Critère de Coey (C ≥ 1)
- Ils accélèrent la formation de DOLLOPs (agrégats pré-nucléaires de CaCO₃) dans l’eau du robinet
- Cet effet est reproductible (70% des expériences) et mesurable (impédancemétrie)
Il est observable (microscopie électronique : sphères d’ACC)
2. Les effets biologiques sont significatifs et durables
- Après 6 jours à température ambiante, des différences statistiquement significatives sont observées dans 80% des expériences
- Ces différences concernent :
- Le nombre total de colonies (CFU)
- La taille des colonies (agrégation cellulaire)
La composition fonctionnelle du microbiome (LNA/HNA)
3. Le traitement magnétique favorise sélectivement les K-stratégistes (LNA)
- En conditions riches en nutriments (agitation), le traitement magnétique :
- Augmente %LNA de 43% à 62% (changement majeur de la structure communautaire)
- Augmente la capacité de charge LNA de +157%
- N’augmente pas la capacité de charge HNA (+8% seulement)
Il inhibe Pseudomonas aeruginosa (HNA, pathogène opportuniste) de -25%
4. Quatre mécanismes physiques plausibles expliquent les effets
- Mécanisme de Coey (déphasage de spin H⁺) → formation de DOLLOPs → modification [Ca²⁺]
- Mécanisme de Buchachenko (déphasage de spin Mg⁺•) → production d’ATP accélérée
- Mécanisme de Liboff (résonance ion-cyclotron) → transport de Ca²⁺ accéléré
- Agrégation électrostatique (pontage Ca²⁺) → modification de la formation de colonies
Ces mécanismes ne sont pas spéculatifs : ils reposent sur des théories quantiques validées et des observations expérimentales (Buchachenko et al., 2005-2010; Liboff, 1985; Chen & Lürling, 2020).
5. Les effets dépendent des conditions initiales
- Qualité de l’eau (composition chimique, microbiome)
- Conditions d’incubation (statique vs agitation)
- Présence de micro-cristaux de calcaire
→ Cette variabilité est normale et attendue pour des systèmes naturels complexes.
Le génie de l'invention Grander
Johann Grander a eu l’intuition géniale – bien avant les preuves scientifiques – que ce n’est pas la force brute du magnétisme qui compte, mais sa subtilité et son harmonie avec les forces naturelles.
Son innovation :
- Champs très faibles (6 G, seulement 10× le champ terrestre) → pas de perturbation globale
- Gradients très forts (800 G/m) → variations spatiales rapides
- Action sur les structures subtiles (paires de spins, DOLLOPs) → effets physiques réels
- Compatibilité biologique → pas de stress magnétique excessif
Cette combinaison unique – faible intensité + forts gradients – permet d' »interagir doucement mais efficacement » avec l’eau et les systèmes vivants, en restant dans le domaine des forces naturelles (champ terrestre).
C’est cette approche « biomimétique » qui fait l’originalité et l’efficacité des dispositifs Grander, validée maintenant par trois études scientifiques indépendantes de premier plan.
Implications pour l'avenir
Le traitement magnétique de l’eau par dispositifs Grander :
- N’est plus une « pseudo-science » : il repose sur des mécanismes physiques validés
- N’est pas une « panacée » : il ne remplace pas la filtration ou la désinfection
- Est un outil complémentaire pour :
- Améliorer la biostabilité de l’eau potable (approche probiotique)
- Réduire la formation de tartre (DOLLOPs au lieu de cristaux)
- Optimiser les processus microbiologiques (favoriser les K-stratégistes)
Les études Wetsus ouvrent la voie à :
- Une reconnaissance scientifique du traitement magnétique de l’eau
- Des applications industrielles validées et optimisées
- Une recherche fondamentale sur les effets quantiques en biologie
Une révolution dans la gestion de l’eau (du « stériliser tout » au « favoriser les bonnes bactéries »)
Limites et perspectives critiques
Honnêteté scientifique oblige, il faut souligner :
- Effets subtils : les changements observés sont de l’ordre de 20-150% (significatifs statistiquement, mais pas spectaculaires)
- Variabilité : 70-80% de reproductibilité (excellent, mais pas 100%)
- Mécanismes multiples : il est difficile de quantifier la contribution de chaque mécanisme
- Manque d’études sur pathogènes spécifiques : seule P. aeruginosa a été testée en souche pure
- Pas d’études cliniques : les effets sur la santé humaine restent à démontrer
- Besoin de validation en conditions réelles : réseaux d’eau, bâtiments, agriculture
→ Les études Wetsus sont un point de départ solide, mais des recherches complémentaires sont nécessaires pour une validation complète.
Mot de la fin
Les études Wetsus sur les cylindres Grander (2016-2022) représentent une avancée scientifique majeure dans la compréhension du traitement magnétique de l’eau.
Elles démontrent que :
- Des champs magnétiques très faibles avec forts gradients peuvent modifier durablement les propriétés physico-chimiques et biologiques de l’eau
- Ces effets s’expliquent par des mécanismes quantiques (déphasage de spin) agissant à l’échelle moléculaire mais ayant des conséquences macroscopiques
- Le traitement magnétique peut être un outil écologique pour améliorer la qualité de l’eau, sans produits chimiques ni énergie
Plus largement, ces études confirment que :
- L’eau est un milieu dynamiquement structuré, pas un simple liquide homogène
- Des forces subtiles (champs faibles, gradients) peuvent avoir des effets biologiques significatifs
- L’approche « biomimétique » (rester proche des forces naturelles) est plus efficace que l’approche « force brute »
Le traitement magnétique de l’eau Grander quitte ainsi le domaine du « mystérieux » pour entrer dans celui du « scientifiquement validé ».
Les recherches futures permettront d’optimiser ces dispositifs et d’élargir leurs applications, ouvrant la voie à une gestion de l’eau plus durable, plus écologique, et plus respectueuse du vivant.
Document rédigé sur la base des publications scientifiques :
- Sammer et al. (2016). Water, 8(3), 79. [DOI: 10.3390/w8030079]
- Paulitsch-Fuchs et al. (2021). Water (Seattle), 12, 28-45. [DOI: 10.14294/WATER.2020.5]
- Liu et al. (2022). Environmental Research, 213, 113638. [DOI: 10.1016/j.envres.2022.113638]
- Attestation officielle Wetsus (Dr. Elmar C. Fuchs, 13 mai 2024)
Pour toute information complémentaire :
- Wetsus : https://www.wetsus.nl
- Recherches « Applied Water Physics » : Dr. Elmar C. Fuchs (elmar.fuchs@wetsus.nl)
