Définition et étapes conduisant à la formation d’un biofilm

Définition et étapes conduisant à la formation d’un biofilm

Définition et étapes conduisant à la formation d’un biofilm

Le monde microbien dans son ensemble n’a été révélé qu’au XVIIème siècle lorsqu’Anthonie van Leeuwenhoek observa des microorganismes au microscope(Donlan et Consterton .2002). Plus récemment en 1934, Claude Zobell examina les populations marines par microscopie et montra que des bactéries adhèrent sur des surfaces pour former des populations sessiles.Cependant, ce n’est qu’en 1978 que Costerton émit la théorie indiquant que la forme sessile est la plus prépondérante sous laquelle se trouvent les microorganismes au sein d’un écosystème et en proposa une définition.Depuis son appellation, la définition du biofilm a évolué au cours du temps(Costerton et al.1978). Le terme actuel représente un consortium fonctionnel de microorganismes (bactéries, champignons, algues ou protozoaires), caractérisé par : un attachement irréversible de ces micro-organismes à un substrat ou à une interface, la production d’une matrice polymérique extracellulaire (appelée glycocalyx ou slime).
Le biofilm peut être formé d’une ou plusieurs espèces de micro-organismes ; et selon les espèces qui le constituent, Il est composé de 10 à 25% de cellules et de 65 à 90% de matrice polymérique extracellulaire.

Moyens de lutte contre la présence de biofilms

Dépôt de couches minces par procédé plasma et la mise au point de surfaces biocides

Ces dernières décennies, de nombreuses méthodes de préventions et de luttes contre la formation des biofilms ont été mises au point et développées. Au cours de la dernière, un ensemble de procédés, basé sur l’utilisation des technologies plasmas, sont développés de manière exponentielle, et se sont avérés extrêmement intéressant pour modifier d’une part les propriétés de surface des matériaux et les rendre antiadhésives vis-à-vis des contaminations microbiennes et d’autre part pour la mise au point de surfaces biocides, inhibant la survie des microorganismes au contact des matériaux.
La polymérisation par plasma constitue une stratégie efficace pour modifier les surfaces et limiter l’adhésion microbienne, comme le démontrent plusieurs études et synthèses bibliographiques .(Popelka et al.2015) ont étudié la polymérisation de polyéthylène par greffage radicalaire de l’acide acrylique(PAA) et l’immobilisation des agents antibactériennes appropriés (Le chlorure de benzalkonium et bronopol).

Implantation ionique

L’implantation d’ions consiste à introduire, par effet mécanique, des ions présents dans le plasma sous la surface d’un matériau. Cette technique permet la modification des propriétés des matériaux étudiées, lui conférant des caractéristiques anti-adhésives accrues envers les microorganismes.
Ce procédé a été testé par (Braceras et al.2014) pour modifier l’acier inoxydable par implantation d’ion Si. Les résultats montrent que les surfaces implantées, présentant une composition chimique différente déterminée par XPS par rapport à l’acier non traité, ce qui permet une réduction maximale de l’adhésion de Staphylococcus epidermidis et Staphylococcus aureus.

Combinaison plasma – huile essentielle ou plasma- vapeur d’huile

En 2014 ,(Matan et al) ont rapporté que, lorsque la surface de la gaine foliaire de l’aréquier (Areca catechu), subit un traitement par l’huile essentiel de clou de girofle et de ses principales composantes (Eugénol,Linalool et caryophyllene) ,en combinaison avec un traitement plasma pendant 10 min l’activité antifongique (Aspergillus Niger, Penicillium., et Rhizopus sp )de l’huile de clou de girofle augmente d’une part et d’autre part , la combinaison d’eugénol avec le traitement de plasma diminué de manière significative la concentration minimale inhibitrice d’eugénol de 100μl/ml à 10μl/ml . La mesure de la mouillabilité a révélé que le traitement par plasma froid augmente l’angle de contact des échantillons de la gaine de feuilles traitée à l’huile de clou de girofle ou par son principal composant actif (Eugénol), ce qui aide à protéger les gaine de feuilles contre les moisissures.

Pourquoi un traitement de surface ?

Les traitements de surface sont la dernière phase dans la création ou la fabrication ou encore de rénovation d’un matériau donné. Ils permettent la modification de la surface d’un substrat déjà existant en lui apportant une ou plusieurs propriétés supplémentaires pour une utilisation ultérieure.
La modification de la surface des matériaux contribue grandement à la prolongation de leur durée de vie, notamment dans le cas des matériaux de construction tel que le bois. Il est également utilisé à des fins décoratives ou pour renforcer leur dureté et leur résistance aux dégâts et à l’usure et empêcher leur corrosion ; ils servent également en tant que base pour améliorer l’adhésion d’autres traitements tels que des peintures.
Usuellement, les traitements de surface peuvent être divisé en deux catégories : les traitements par voie humide et ceux par voie sèche.

Généralités sur le matériau bois

Composition chimique
La composition chimique du bois est complexe et présente une grande hétérogénéité. Les constituants peuvent être subdivisés en deux groupes : les substances macromoléculaires et les substances de faible masse molaire.
Substances macromoléculaires
Cellulose, est un polymère du glucose. Elle se trouve à 70 ou 80 % sous forme cristalline dans le bois.
Hémicelluloses, qui sont aussi des polysaccharides. Ce sont les constituants du bois les plus hydrophiles, qui peuvent gonfler de manière importante en fixant des molécules d’eau. Lignine, qui est un polymère amorphe de nature phénolique qui rigidifie la paroi cellulaire.
Substances de faible masse moléculaire
Extractibles (molécules minérales ou organiques de faible masse moléculaire) sont généralement contenus dans les lumens des cellules.
Cendres ou proprement dite les matières carbonées résiduelles Elles représentent le contenue inorganique et minéral et ne sont présentes qu’en faible proportion dans la paroi cellulaire (de 0.5 à 1%). Les éléments que l’on retrouve le plus fréquemment sont le manganèse, le calcium, le potassium et le sodium.
Traitement du bois par plasma
Contrairement aux études concernant le traitement de surface par plasma de polymères synthétiques, les travaux sur le traitement de polymères naturels comme le bois sont peu abondants. Les articles existants à ce sujet traitent principalement des modifications de mouillabilité du bois.
(Podgorski et al. 2000) ont montré que des traitements par plasma de type décharges couronne à basse pression sous, O2, N2, N2/O2, CO2, Ar, Ar/O2, NH3/O2 permettent d’augmenter l’hydrophilie du bois. En revanche, l’utilisation de l’ammoniaque seul conduit à une diminution de la mouillabilité.
En 2003, (Rehn et al) ont traité des échantillons du pin dans une décharge à barrière diélectrique, à la pression atmosphérique sous différents mélanges de gaz . Les traitements réalisés dans des mélanges d’argon et de méthane conduisent à l’obtention d’une surface extrêmement hydrophobe, les angles de contact mesurés après traitement se situant aux alentours deθw=104°. Les traitements réalisés dans l’argon, l’hélium, l’azote et l’air permettent d’obtenir des surfaces plus hydrophiles.
D’autre travaux de Rehn présentent des résultats de traitement de surface obtenus sur de l’épicéa, du hêtre et du teck. Les échantillons deviennent très hydrophiles après des temps de traitement très courts (0.25s).

Table des matières

Introduction
REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre I : Biofilm
I. Définition et étapes conduisant à la formation d’un biofilm
1.1. Définition et historique
1.2. Formation d’un biofilm
a. Film conditionnant
b. Transport des bactéries vers le support
c. Adhésion des bactéries
d. Maturation du biofilm
e. Détachement de cellules bactérienne
II. Impacts négatifs liés à l’adhésion microbienne
III. Impacts positifs liés à l’adhésion microbienne
IV. Moyens de lutte contre la présence de biofilms
4.1. Dépôt de couches minces par procédé plasma et la mise au point de surfaces biocides
4.2. Implantation ionique
4.3. Combinaison plasma – huile essentielle ou plasma- vapeur d’huile
Chapitre II: Techniques de traitement de surfaces
I. Définition
II. Pourquoi un traitement de surface ?
III. Différents techniques de traitements de surfaces
3.1. Techniques de traitement par voie humide
3.1.1. Procédés électrolytiques
3.1.2. Procédés chimiques
3.1.3. Procédé par immersion
3.2. Techniques de traitement par voie sèche (TSVS)
3.2.1 .Projection thermique
a. Dépôt physique en phase vapeur (PVD : Physical Vapour Deposition)
b. Dépôt Chimique en phase Vapeur (CVD : Chemical Vapour Deposition)
c. Plasma
1. Définition
2. Grandeurs caractéristiques de plasma
3. Classification
3.1. Plasmas chauds
3.2. Plasmas froids
3.2.1. Plasmas thermiques
3.2.2. Plasmas non thermiques
a. Plasmas atmosphériques
1. Décharges électriques
b. Plasmas à basse pression
1. Décharges luminescentes
2. Décharges micro-ondes
3. Décharges radiofréquence
Chapitre III : Traitement de surfaces par plasma
I. Introduction
II. Interactions plasma-surface
2.1. Traitement préventive
a. Effets physico chimiques
b. Effets anti-adhésifs
2.2. Traitement curatif
Chapitre IV : Traitement du bois par plasma
I. Généralités sur le matériau bois
1.1. Composition chimique
a. Substances macromoléculaires
b. Substances de faible masse moléculaire
1.2. Dégradation de bois par les microorganismes
a. Pourritures cubiques
b. Pourritures fibreuses blanche
c. Pourritures molle
II. Traitement du bois par plasma
MATERIEL ET METHODES
I. Matériel
1.1. Souches fongiques
1.2. Substrat utilisé
1.3. Milieu de culture
II. Méthodes
2.1. Adhésion microbienne sur le bois de cèdre
2.1.2. Préparation des suspensions fongiques
2.1.2. Test de l’adhésion
2.3. Caractérisation physico chimiques des surfaces
2.3.1. Angle de contact
2.3.3. Observation par microscopie Electronique à Balayage Environnemental
RESULTATS ET DISCUSSION
I .Caractérisations physico-chimiques de la surface du substrat
1.1. Détermination de l’hydrophobicité et du caractère donneur – accepteur d’électrons du bois cèdre
1.2. Caractéristiques physico-chimiques de la surface du bois de cèdre après traitement plasma
1.2.1. Détermination de l’hydrophobicité
2.2. Détermination du caractère donneur et accepteur d’électrons
II. Adhésion expérimentale des micro-organismes au bois de cèdre: observation microscopique
Conclusion et perspectives

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