Composition de la matrice du biofilm

Composition de la matrice du biofilm

Les bactéries se trouvant dans le biofilm sont liées par une matrice extracellulaire qui a comme rôles de protéger les bactéries de l’environnement extérieur et d’adhérer les biofilm à une surface [ARDRE, 2014]. La composition de la matrice du biofilm est très diversifiée. Cependant, comme elle est hautement hydratée, son composant majeur est l’eau parce qu’elle peut en contenir jusqu’à 97% d’eau [YANNICK et al., 2014; CHARLEBOIS, 2015]. Les polysaccharides font partie aussi de sa fraction majeure car la majorité de ces composés sont de longues molécules linéaires ou branchées, possédant une masse entre 0,5.10⁶ à 2.10⁶ Daltons [CHARLEBOIS, 2015]. Cette matrice peut être aussi constituée de protéines, d’acides nucléiques, d’agents tensioactifs, de lipides, de glycolipides, de cations et de la cellulose.ces derniers sont fréquemment retrouvés chez diverses espèces et genres de bactéries. Il faut mentionner que la composition de la matrice du biofilm varie selon l’espèce bactérienne et les conditions de croissance [YANNICK et al., 2014].

Structure et architecture du biofilm

Un biofilm est dit homogène lorsqu’il est constitué d’une seule espèce de microorganismes, et il est hétérogène lorsqu’il est constitué de plusieurs espèces bactériennes. La plupart des biofilms rencontrés dans le temps et dans l’espace sont hétérogènes [ROCHEMONTEIX, 2009]. Des observations microscopiques et macroscopiques sont faites sur le biofilm. Du point de vue microscopique, les biofilms ont une architecture et organisation particulière car la couche que forment les biofilms est faite de protrusion en forme de champignon ou de « tige de haricot », et du point de vue macroscopique, ils forment des rides caractéristiques de leur propriété viscoélastique [ARDRE, 2014].

Facteurs favorisant la formation du biofilm

La formation d’un biofilm est un phénomène complexe, sous l’influence de nombreux facteurs, notamment les caractéristiques de la surface, les caractéristiques du milieu, et les propriétés des bactéries.
➤ Les caractéristiques de la surface : la rugosité, la texture, la présence préalable d’un film protéique recouvrant la surface, la présence d’aspérités et d’hydrophobicités.
➤ Les caractéristiques du milieu : le pH, la température, la vitesse du flux, la présence d’un flux laminaire ou non, le fer, les nutriments, les cations (Ca2+, Fe3+, Na2+,…), la source de carbone disponible, la disponibilité du milieu en oxygène et la présence d’agent antimicrobien.
➤ Les propriétés des bactéries : la production d’exopolysaccharides, la présence de fimbriae et des flagelles, et l’hydrophobicité de la surface de la bactérie.

De bonnes conditions nutritives sont nécessaires aux étapes de formation du biofilm, alors que les phases de développement tardives sont possibles dans des conditions nutritives peu favorables. Ainsi, le type de biofilm dépend des conditions nutritives, ce qui suggère une facilité de remodelage des biofilms [ROCHEMONTEIX, 2009; GRASTEAU, 2011].

Résistance bactérienne à divers agents antimicrobiens liés au biofilm

Plusieurs études ont examiné les mécanismes de résistance des bactéries au biofilm aux divers agents antimicrobiens et des hypothèses ont été proposées. La majorité d’entre elles associent cette résistance à la présence de la matrice extracellulaire [MADODA, 2014]. Les propriétés viscoélastiques de cette dernière produite par les cellules du biofilm incitent tout naturellement à proposer que cette biomasse pourrait jouer un rôle de barrière à la diffusion des antibiotiques [OUBEKKA, 2012]. La résistance accrue du biofilm aux antibiotiques et désinfectants est liée aux conditions de vie dans le biofilm comme l’hétérogénéité, l’accès aux nutriments, oxygène… Cette résistance pourrait également reposer sur la présence d’une sub-population des bactéries résistantes, capable de résister à des fortes concentrations d’antibiotiques [ROUX et al., 2006]. Pour la bactérie, le biofilm représente donc un moyen de subsister dans un environnement nocif.

Utilités du biofilm

Les biofilms peuvent se révéler très utiles dans plusieurs domaines, y compris le domaine agroalimentaire et industriel. Concernant le domaine alimentaire, les biofilms sont utilisés dans la production du vinaigre et dans la production d’éthanol dans des réacteurs disposés verticalement, dans lesquels des levures Saccharomyces cerevisiae sont immobilisés sous forme de biofilm [MUATASEM, 2010]. Ils sont utilisés dans le domaine industriel par leurs propriétés de synthèse de certaines substances chimiques ou par leur propriété anticorrosion mais aussi pour le traitement biologique des eaux usées (autoépuration des lacs, système des boues activées dans certaines stations d’épuration) [ROCHEMONTEIX, 2009; MUATASEM, 2010]. Les biofilms sont aussi importants dans le traitement des déchets par un mécanisme de « bioremédiation ». A part ces avantages, les biofilms jouent aussi un rôle écologique capital, et contribuent au bon fonctionnement de la plupart des écosystèmes en participant au cycle de carbone et de l’eau [ROUX et al., 2006]. Enfin, les biofilms peuvent jouer le rôle de véritables bio-indicateurs de pollution [ROCHEMONTEIX, 2009].

Conséquences néfastes du biofilm

A l’inverse des avantages que l’on peut tirer des biofilms, ils peuvent également causer des sérieux problèmes dans le secteur biomédical ainsi que le secteur agroalimentaire. Sur le secteur biomédical, plus de 80% des infections bactériennes chroniques sont liées à la présence de biofilm, et dans les pays développés, 65% des infections sont dues à des biofilms [GRASTEAU, 2011]. En milieu hospitalier, des équipements médicaux peuvent être le siège de la formation du biofilm qui, par conséquent sont l’origine d’infections nosocomiales souvent difficiles à éradiquer et représentant un problème majeur de santé publique [ROCHEMONTEIX, 2009]. Sur le secteur agroalimentaire, les biofilms peuvent coloniser les surfaces qui sont en contact avec les aliments et causer ainsi la contamination, la détérioration et l’altération des qualités organoleptiques des produits [MADODA, 2014].

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I : SYNTHESE BIBLIOGRAPHYQUE
I. LE BIOFILM
I.1. Historique
I.2. Définitions
I.3. Formation
I.3.1. Adhésion réversible
I.3.2. Adhésion irréversible
I.3.3. Formation de micro-colonies
I.3.4. Phase de maturation
I.3.5. Phase de dispersion
I.4. Composition de la matrice du biofilm
I.5. Structure et architecture du biofilm
I.6. Facteurs favorisant la formation du biofilm
I.7. Résistance bactérienne à divers agents antimicrobiens liés au biofilm
I.8. Utilités du biofilm
I.9. Conséquences néfastes du biofilm
I.10. Moyens de lutte contre les biofilms
II. LES SOUCHES BACTERIENNES
II.1. Staphylococcus aureus
II.1.1. Généralités
II.1.2. Biofilm de Staphylococcus aureus
II.2.Escherichia coli
II.2.1. Généralités
II.2.2. Biofilm d’Escherichia coli
II.3. Pseudomonas aeruginosa
II.3.1. Généralités
II.3.2. Biofilm de Pseudomonas aeruginosa
PARTIE II : MATERIELS ET METHODES
I. LES MATERIELS
I.1. Souches bactériennes
I.1.1. Conservation
I.2. Milieux de culture
I.3. Matériels et équipements de laboratoire
II. METHODES
II.1. Préparation du milieu de culture
II.1.1. Milieu complexe
II.1.2. Milieu minimum
II.2. Préparation de la suspension bactérienne
II.2.1. Modes opératoires
II.3. Culture sur plaques de 96 puits
II.3.1. Principe
II.3.2. Modes opératoires
PARTIE III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
I. FORMATION DU BIOFILM PAR Staphylococcus aureus
I.1. En milieu complexe
I.2. En milieu minimum
II FORMATION DU BIOFILM PAR Escherichia. coli
II.1. En milieu complexe
II.2. En milieu minimum
III. FORMATION DU BIOFILM PAR Pseudomonas. aeruginosa
III.1. En milieu complexe
III.2. En milieu minimum
DISCUSSION
CONCLUSION GENERALE

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