Interactions physico-chimiques mises en jeu lors de l’adhésion

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Stabilité du film passif

Dans certaines conditions, le film passif peut être détruit. Sa stabilité dépend, en effet, du pH, de la teneur en chlorures et du pouvoir oxydant. En milieu neutre, par exemple, et en absence de chlorures, il n’y a pas de problème de corrosion.

Les facteurs provoquant une dépassivation peuvent être des acides forts qui créent une corrosion généralisée ou inter-granulaire ; des milieux chlorurés qui induisent une corrosion inter-granulaire ou par piqûres ; la température qui augmente l’affinité du chrome pour l’oxygène et, dans le cas de traitement thermique ou lors d’un soudage, favorise la formation de carbure de chrome aux joints de grain : l’acier inoxydable contient une certaine quantité de carbone se combinant au chrome sous forme de carbures Cr23C6. Ceux-ci précipitent de préférence le long des joints de grain et appauvrissent en chrome la matrice avoisinante. Ces zones appauvries sont très étroites mais leur teneur en chrome descend en dessous du seuil d’inoxydabilité. La rupture du film passivant est à l’origine de la corrosion inter-granulaire.

Les films passifs ne doivent donc pas être considérés comme « inertes » car ils sont en constante modification et restructuration face aux conditions environnementales comme nous l’avons vu ci-dessus.

Phénomène de corrosion

Comme tous les métaux, ces aciers peuvent subir soit une corrosion chimique uniforme qui attaque les surfaces de manière régulière, soit d’autres formes de corrosion localisée comme celles caractérisant les aciers inoxydables.

L’un des types de corrosion pouvant affecter les aciers inoxydables est la corrosion inter-granulaire (Béranger and Charbonnier, 1990). Celle-ci se déroule au niveau des joints de grain qui sont, d’une façon générale, des zones désordonnées séparant des grains d’orientations cristallographiques différentes. Ces zones inter-granulaires présentent une forte sensibilité aux attaques localisées dans certains milieux corrosifs. Le plus fréquemment, cette corrosion est due à l’état sensibilisé de l’acier. Cet état résulte d’une précipitation de composés riches en chrome qui entraîne un appauvrissement de la matrice en cet élément au voisinage des joints de grain (figure 6). L’autre cause de cette corrosion peut être la ségrégation d’éléments mineurs aux joints de graincomme le silicium, le soufre et le phosphore.

Un autre exemple de corrosion est la corrosion par piqûres qui se déroule en général en présence d’un milieu agressif. Le métal subit une ortef dissolution localisée qui conduit au développement de piqûres sur la surface passive (Oltra and Keddam, 1990). Par définition, ceci intervient lorsqu’une dissolution anodique importante apparaît sur une zone restreinte de la surface de l’acier ; il y a rupture locale du film passif qui conduit à un début de corrosion si celui-ci ne se reconstruit pas. Les milieux les plus courants susceptibles de produire la corrosion par piqûres sont chlorurés, comme l’eau de mer où la concentration des ions chlorures Cl- est de l’ordre de 0,5M (Baroux et al., 1990).

Enfin, les aciers inoxydables peuvent être sujets à une corrosion sous contrainte. Ce phénomène de fissuration des matériaux est dû à laprésence d’un environnement et d’un régime de contraintes statiques (Combrade, 1990). Il se produit même dans des milieux très peu agressifs.

Pour information, la corrosion peut-être également activée par la présence de microorganismes. Les micro-organismes qui sont impliqués, principalement les bactéries du type aérobie et anaérobie, modifient l’environnement où l’acier inoxydable se trouve, créant des crevasses, des zones différentielles d’aérationou un environnement plus agressif avec la présence des métabolites. Ce type de corrosion est appelée MIC (Microbiologically Influenced Corrosion) (Ibars et al., 1992) (Costerton et al., 1995).

Théories de la croissance du grain

La croissance de grain est le processus par lequel la taille moyenne des grains augmente au cours d’un recuit. Cela s’explique par la nécessité pour le système de diminuer l’énergie libre associée à la surface des joints de grain.

Dans une publication des années 1950, Burke et Turnbull (Burke and Turnbull, 1952) ont expliqué la cinétique parabolique de croissance degrain. Ils modélisent la migration des joints de grain comme la conséquence d’un transport atomique à travers ces joints, sous l’effet d’une pression due à la courbure de la surface. Les join ts de grain tendent à migrer vers le centre de leur courbure et donc à réduire leur aire, donc l’énergie qui y est associée. La force motrice de croissance pour un grain de taille R est 2γ/R où γ est l’énergie du joint de grain. En supposant une relation linéaire entre la vitesse et la forcemotrice, on obtient dR/dt = M*(2γ/R) d’où une croissance parabolique. En fait, la croissance de grain résulte du comportement collectif d’un ensemble de joints de grain. C.S. Smith (Smith, 1952) produisit une seconde publication dans laquelle il définit que « la croissance normale d’un grain résulte d’interactions entre les contraintes topologiques du remplissage de l’espace et les besoins géométriquesde l’équilibre des tensions de surface ». Cette constatation a donné naissance à toute une famille de théories et de simulations numériques qui s’attachent à prédire non seulement l’évolution temporelle de la taille moyenne, mais aussi celle de la distribution de la taille des grains (Feltham, 1957) (Hilbert et al., 2003) (Hunderi and Ryum, 1980).

L’attaque des joints de grain

Dans une attaque électro-nitrique, on observe la formation de sillons aux joints de grain car ils se dissolvent plus vite que l’intérieur des grains. Cela arrive même quand il n’y a pas de carbures intergranulaires. Cette attaque préférentielle des joints est liée en partie à d’éventuelles ségrégations chimiques (S, P,…) mais surtout au fait que le joint de grain est une zone désordonnée dans laquelle les atomes sontmoins liés au réseau et donc plus faciles à « décrocher » par dissolution anodique. L’éventualité d’une précipitation de carbures et d’une déchromisation associée ne fait qu’amplifier le phénomène.

Afin d’étudier cette surface mais également l’adhérence de cellules sur celle-ci, quelques techniques sont couramment utilisées. En voici quelques-unes présentées dans le paragraphe suivant.

Techniques d’études des surfaces et de l’adhérence des cellules au substrat

Lors de cette thèse, l’analyse de la surface des différents états de surface d’acier inoxydable a été, entre autre, effectuée à l’aide ed la technique XPS (Spectroscopie de Photoélectrons à rayons X). Le détachement des cellules a, quant à lui, été tudié grâce à l’utilisation d’une chambre à flux radial.

Physico-chimie des surfaces

Parmi les techniques se prêtant à l’analyse chimique des surfaces, la Spectroscopie de Photoélectrons à rayons X (XPS) est particulièrement attractive car elle combine une information qualitative, quantitative et de la sélectivité de la surface utilisée. Les résultats obtenus donnent donc une analyse élémentaire (qualitative et quantitative), une analyse de surface et une information sur la concentration des fonctions chimiques présentes en surface (Bosquillon et al., 2004).

La technique peut-être appliquée à l’étude de la composition chimique de surfaces microbiennes et de la surface exposée par des biofilms. L’analyse étant réalisée sous atmosphère lyophilisée, elle requiert une déshydrat tion préalable de l’échantillon qui doit être donc bien contrôlée (Dufrene et al., 1999).

Une autre technique, la Microscopie à Force Atomique (AFM), permet également d’effectuer une topographie de la surface étudiée te ainsi de mesurer sa rugosité. Cette technique permet l’étude de surfaces planes à très haute résolution. Elles utilisent une sonde de faible dimension (pointe) maintenue à proximité immédiate de l’échantillon. Un déplacement relatif sonde-surface permet une cartographie point par point de l’échantillon. Le problème de cette technique est que la résolution es dégrade rapidement lorsque la surface n’est pas parfaitement plane (plus de 1µm de relief ). La technique AFM emploie une sonde mécanique, pour amplifier les caractéristiques topographiques de la surface d’un facteur 10 8, et produit des images 3D de la surface.

Adhésion cellulaire

Par ailleurs, afin d’étudier le détachement de microorganismes en fonction d’une contrainte appliquée par un flux, une chambre à flux radial peut être utilisée (voir matériel et méthodes). On peut ainsi obtenir une cinétique ed détachement en fonction de la contrainte appliquée (Cozens-Roberts et al., 1990) (Cozens-Roberts et al., 1990).

Dans ce même type d’étude, Bowen mesure le détachement de bactéries du substrat par le biais d’une technique de rotation d’un disqu e (Bowen et al., 2002). Le désavantage de cette technique, par rapport à la chambre à flux ra dial, est que la rotation du disque entraîne un échauffement de ce dernier et ainsi une élévation de la température du substrat. Ceci peut donc affecter le détachement des cellules adhérentes.

A l’inverse, l’équipe de Olofsson étudie les étapesinitiales de l’interaction avec le substrat à l’aide d’une microbalance à cristal de quartz (Olofsson et al., 2005). A l’aide de cette technique, il peut détecter de très petits changements de masse comme les propriétés viscoélastiques durant l’adhésion des cellules surla surface du cristal ce qui rend possible de suivre l’interaction et le processus d’adhésion au cours du temps.

Par ailleurs, il existe de nombreux facteurs affectant l’adhésion microbienne aux aciers inoxydables : la nature physique et chimique et la location du substrat, le type de matériel organique et de microorganismes potentiels recouvrant la surface et la nature de l’interface (solide-liquide dans le corps ; solide-air dans les surfaces environnementales) (Verran and Whitehead, 2005) (Donlan, 2002). Dans le paragraphe suivant, quelques-uns de ces facteurs, liés au solide et pouvant modifier cette adhésion,seront présentés.

Facteurs pouvant modifier l’adhésion au niveau du solide

Selon Meltzer (Meltzer and, 1993), « on n’a pas encore trouvé de surface exempte de biofilms. La structure de la surface peut influencer la quantité de films déposée, mais seulement lors des toutes premières heures de l’exposition. En général, les surfaces lisses montrent un taux initial plus faible que les surfaces rugueuses mais la formation du biofilm après une période de quelques jours, est inévitable.».

La charge de surface du solide

A un pH physiologique, virtuellement toutes les bactéries portent une charge de surface nettement négative. L’acier inoxydable est également chargé négativement engendrant ainsi des forces électrostatiques de répulsion lorsde l’approche de la bactérie. Cette charge de surface peut-être modifiée par lepH et la composition ionique de la solution environnante. Plus la force ionique du milieu augmente, plus l’adhésion bactérienne et l’adsorption moléculaire sont importantes (Tidswell, 2005).

De même, l’adsorption générale de protéines(ayant lieu pendant les premières étapes de l’adhésion) augmente avec l’hydrophobicité du substrat (Pamula et al., 2004) (Nath et al., 2004). Cette adsorption de composés organiques entraîne des modifications des propriétés physicochimiques de surface des corps enprésence telles que la charge (Boulangé-Petermann et al., 1995) ou l’énergie libre (Boulangé-Petermann et al., 1993) (Boulangé-Petermann, 1996). Ces modifications, en transformant les liaisons physiques à l’interface, peuvent favoriser ou au contraire inhiber l’adhésion de microorganismes (Bellon-Fontaine et al., 1999).

La composition du film passif est également primordiale dans l’adhésion bactérienne. Ainsi, certains auteurs ont démontré ueq la rugosité ne semblait pas être un facteur prépondérant, à l’opposé, la physico-chimiedes surfaces d’acier polarisées semblait gouverner l’adhésion de certaines souches comme L. mesenteroïdes (Boulangé-Petermann et al., 1998) mais également la composition du film passif (Boulangé-Petermann et al., 2004). Redy et al. (Redey et al., 1999) (Redey et al., 2000) ont également montré que l’énergie de surface jouait un rôle important dans l’attachement de cellules osseuses sur un biomatériau.

Lerebour G. (Lerebour et al., 2004) a démontré queS. aureus était moins adhérent au substrat Episkin® (bipolaire, hydrophile) que sur un acier inoxydable (unipolaire, basique et hydrophile). Ainsi, pour eux, est-il préférable derendre le substrat hydrophobe et apolaire avec l’utilisation de traitements de surface appropriés afin de réduire l’adhésion microbienne et les liens adhésifs entre les microorganismes etle substrat.

De même, l’équipe de John (John et al., 1996) a démontré qu’un traitement par plasma oxygène augmentait significativement l’adhésion de S. aureus aux cathéters de polyuréthane enduits d’hydrogel, le traitement modifiant la charge et l’énergie de surface des cathéters en les rendant plus hydrophiles.

Le nettoyage des surfaces

Les traitements de nettoyage influencent énormémentla charge et l’énergie de surface du matériau (Boulangé-Petermann, 1997a) (Boulangé-etermann,P 1996; Boulangé-Petermann et al., 1993). Ainsi, en nettoyant les surfaces avec de l’éthanol (95%), un détergent alcalin (RBS 35) ou une séquence soude (0,2M) – acide nitrique (0,5M), l’acier inoxydable peut présenter des surfaces plus ou moins chargées et des énergies de surface différentes, engendrant ainsi une adhésion différente du microorganisme. Dans certains cas, ces traitements peuvent permettre de diminuer l’adsorption des bactéries et de protéines sur la surface (Midelet and Carpentier, 2004). L’équipe de Busscher a conforté l’hypothèse que l’élimination de biofilms sur des surfaces métalliques peut être diminuée en utilisant un traitement nettoyant approprié (Busscher et al., 1990) comme l’oxazaborolidine par exemple (Jabbour et al., 2005).

La rugosité du matériau

La rugosité joue un rôle essentiel dans l’adhésion des microorganismes. Pedersen (Pedersen, 1990) rapporte qu’un plus grand nombre de microorganismes (facteur 1,5) colonise une surface d’un acier inoxydable d’un fini de surf ace rugueux qu’un acier inoxydable électropoli. Il explique cette différence dans le aitf que les surfaces rugueuses ont de plus grandes surfaces disponibles pour la colonisation ou qu’elles engendrent plus de forces de cisaillement. D’autres données permettent de conforter cette idée que peu de cellules bactériennes adhèrent sur les surfaces lisses amenant à la conclusion que le polissage pourrait être utilisé pour limiter l’adhésion bactérienne lint(F et al., 1997) (Arnold and Bailey, 2000) (Arnold et al., 2004). D’autres montrent, au contraire, une influence de la rugosité sur l’adhésion bactérienne par une augmentation du nombre de cellules adhérentes (Gillis and Gillis, 1996) (Pereira da Silva et al., 2005) (Vanhaecke et al., 1990) (Medilanski et al., 2002), ou une diminution de l’adhésion (Baharloo et al., 2005) ou une meilleure différentiation cellulaire (Marchisio et al., 2005). Cependant, certains auteur, enfin, contrairement aux précédents, ont trouvé que la topographie de surface n’avait pas beaucoup d’influence sur l’adhésion bactérienne (Hilbert et al., 2003) (Eicket al., 2004) (Boulangé-Petermann et al., 1998) (Garry et al., 1995). En conclusion, il n’existe pas encore d’effet net de la rugosité sur l’adhésion bactérienne et, par conséquent, sur le étachementd.

Nouvelles surfaces fonctionnelles

Depuis quelques années, les unités de recherche et développement industrielles développent des surfaces fonctionnelles inhibant de plus en plus l’adhésion des microorganismes ou permettant leur élimination de manière plus aisée. Certains chercheurs ont mis au point des surfaces fonctionnelles recouvertes de plusieurs couches de poly-électrolyte (Shi et al., 2005). Celles-ci sont constituées de polyethylenimine quaternaire et d’un complexe d’argent-polyethylenimine. Ces couche s possèdent un potentiel antibactérien très efficace. L’équipe de Hu a également prospectésur la quaternisation de groupes pyridine au sein de groupes pyridinium placées sur des billes. Ceci confère à la surface des propriétés antifongiques et antibactériennes hautement efficaces et de longue durée. Les bactéries et les spores de champignons en contact avec les billes N-alkylées sont lysées et leur contenu intracellulaire libéré dans le milieu (Hu et al., 005)2. D’autres auteurs ont transféré des propriétés stimuli-dépendantes à des surfaces de matériaux (verre, or, acier inoxydable) notamment en les conditionnant avec des couches de polymères sensibles au pH, comme le chitosan et le polystyrene-b-poly(acrylic acid) (PS-PAA), ou d’autres sensibles à la température comme le poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAM) (Callewaert, 2004; Callewaert, 2005; Callewaert et al., 2004). Afin de rendre l’acier inoxydable antibactérien et antiadhésif pour les protéines, certaines équipesedrecherche combinent l’electro-greffage et la polymérisation radicale de transfert d’atomes (Ignatova et al., 2006). Pour Ignatova, une « greffe en deux étapes » a été réalisée. Cette technique est basée sur l’electro-greffage de chaînes de polyacrylate contenant un initiateur pour la polymérisation radicale de transfert d’atome (ATRP) du méthacrylate 2-(tert-butylamino)ethyl (TBAEMA) ou la copolymérisation de TBAEMA avec l’un ou l’autre méthacrylate monomethyl ether de poly(ethylene oxide) (PEOMA) ou d’acide acrylique (AA) ou de styrène. Comparées à la surface nue d’acier inoxydable, les chaînes du polyTBAEMA, les poly(TBAEMA-Co-PEOMA) et les poly(TBAEMA-Co-AA) diminuent l’adhérence de bactéries par 3 à 4 unités d’ordre de grandeur comme indiqué par des tests d’adhérence deS. aureus et de bactéries de type Gram . Dans un autre registre, la destruction de biofilms peut être réalisée avec des surfaces recouvertes d’une couche de dioxyde de titane (TiO 2) photocatalytique sous forme anatase (Raulio et al., 2005) (Bekbolet and Araz, 1996) (Kim et al., 2003) (Kuhn et al., 2003) (Amezaga-Madrid et al., 2003). Cette technique repose sur l’oxydation photocatalytique de TiO2 sous l’effet de rayonnement UVA. En présence d’eau et d’oxygène, des radicaux OH hautement réactifs sont générés par le TiOet les UVA. En effet, les photocatalyseurs de TiO sont capables de détruire les bactéries en décomposant la matière organique par oxydation en créant des trous dans la bande de valence et par le biais des radicaux OH- produits par l’oxydation de l’eau.

Cependant, il reste des points techniques à améliorer pour ces méthodes : les surfaces fonctionnelles recouvertes de plusieurs couches de poly-électrolyte inhibent la croissance des bactéries mais sans les détacher ; la quaternisatio de groupes pyridine au sein de groupes pyridinium placées sur des billes se révèle être fficiledi et lourd à réaliser sur des aciers inoxydables de fabrication industrielle, de même qu’une « greffe en deux étapes » ; les couches de polymères de chitosan, PS-PAA ou PNIPAAM, ne sont pas stables au cours du temps et sensibles à la contamination qui peut modifier l’énergie de surface des substrats en se mélangeant à ces couches de polymères ; enfin le TiO2 nécessite une source de lumière et n’est donc utilisable que pour des surfaces exposées à la lumière.

A l’opposé, dans les milieux où l’adhésion de bactéries réductrices de sulfate est recherchée, la présence de nickel, dans la compositon du substrat, est recommandée afin d’obtenir un taux d’adhésion plus important (Lopes et al., 2005).

Ainsi, après avoir présenté la physico-chimie des urfaces d’acier inoxydable, nous allons, dans le chapitre suivant, développer les données sur le microorganisme et son adhésion.

Microbiologie et adhésion

La classification actuelle des espèces est divisée en trois domaines : les Bactéries (E.coli, S. epidermidis…), les Eucaryotes ( S. cerevisiae) et les Archaebactéries(figure 7).

Les Bactéries et Archaebactéries

Les Bactéries et Archaebactéries ne possèdent, dans la plupart des cas, qu’un seul chromosome circulaire (sauf exception), sans membrane nucléaire. La cellule se divise de manière simple (septation, scissiparité…) et la co mpartimentation cellulaire est élémentaire avec absence de mitochondries.

Composition de la paroi des bactéries de type Gram- et Gram+

La paroi sert à la classification des micro-organis mes et représente 20% de la masse sèche. Elle a un rôle majeur dans la résistance à la pression osmotique et aux déformations. La coloration de Gram (ou non-coloration) est révélatrice d’une différence structurale de la paroi. Cette coloration est une étape préliminairepour la reconnaissance d’une bactérie. Réalisée en présence d’iode, suivie d’un lavage à ’alcool : on trouve alors deux cas distincts: soit les bactéries sont décolorées, on les appellealors bactéries de type – Gram (cas d’ Escherichia coli); soit les bactéries conservent la coloration, on les appelle alors des + bactéries de type Gram (cas de Staphyloccocus epidermidis). Le résultat de cette coloration de Gram s’explique par la composition des parois des deux types de bactéries.

Les bactéries de type Gram+ +

La paroi des bactéries Gram (figure 8A) est plus épaisse que celle des bactéries Gram-. Elle est généralement composée de muréine (peptidoglycane) et d’acide teïchoïque. Cette muréine peut représenter jusqu’à 50% du poidsde la paroi. Elle est formée de chaînes polysaccharidiques linéaires composées d’une alternance de deux osamines N-AcétylGlucosamine (NAG) et de N-AcetylMuramique (NAM) liées à un peptide. Ce peptidoglycane assure un rôle structurant (résistance et pression). Il donne donc la forme cellulaire et empêche la lyse par un milieu hypotonique. A cette muréine sont associés, en plus faibles quantités, d’autres polymères comme les acides téïchoïques, teïchuroniques et lipoteïchoïques et des protéines de surface. Ces acides sont ancrés, soit dans la membrane, soit dans le peptidoglycane. Ils servent aussi à relier la membrane à la paroi. Plus le réseau formé est dense, plus la paroi est rigide.

Les bactéries de type Gram- –

La paroi des bactéries Gram (figure 8B) est constituée de peptidoglycane recouvert d’une membrane externe dans laquelle sont insérés des lipoprotéines, des LipoPolySaccharides (LPS) et des trimères : c’est un réseau lâche et plus mince que la + – membrane des bactéries Gram . Dans les parois des bactéries Gram, on trouve plus d’acides – aminés et de lipides. Ces bactéries Gram peuvent être hydrophobes, ceci étant lié à la présence des protéines de surface. Le LipoPolySaccharide (LPS) constitue les feuillets externes de la paroi externe de cette bactérie. Comme l’acide teïchoïque, il stimule la réponse immunitaire, possède un rôle d’ancrage et de struct uration de la membrane externe. Ce LPS est composé de trois parties : le lipide A, qui ancre le LPS dans le feuillet externe de la membrane externe ; une partie centrale (ou « core ») constitué de sucres comprenant deux sucres caractéristiques, l’acide céto-désoxyoctonoïque (KDO) et un heptose ; l’antigène O constitué d’une longue chaîne glucidique d’environ 40 sucres (Neidhardt et al., 1994).

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Table des matières

DEFINITION DU TRAVAIL DE THESE
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre I : Les aciers inoxydables
I. Composition et classification des aciers inoxydables
I.1. Définition
I.2. Les principales catégories
II. Le film passif
II.1. Définition et composition
II.1.1. Définition
II.1.2. Composition
II.2. Stabilité du film passif
II.3. Phénomène de corrosion
III. Contrôle de la structure granulaire
III.1. Théories de la croissance du grain
III.2. L’attaque des joints de grain
IV. Techniques d’études des surfaces et de l’adhérence des cellules au substrat
IV.1. Physico-chimie des surfaces
IV.2. Adhésion cellulaire
V. Facteurs pouvant modifier l’adhésion au niveau du solide
V.1. La charge de surface du solide
V.2. Le nettoyage des surfaces
V.3. La rugosité du matériau
VI. Nouvelles surfaces fonctionnelles
I. Les Bactéries et Archaebactéries
I.1. Composition de la paroi des bactéries de type Gram- et Gram+
I.1.1. Les bactéries de type Gram+
I.1.2. Les bactéries de type Gram-
I.1.3. Le rôle de la paroi
I.2. Les appendices des surfaces bactériennes et substances polymériques extracellulaires (EPS)
I.3. Exemples d’une bactérie Gram– (Escherichia coli) et Gram+ (Staphylococcus epidermidis)
I.3.1. Escherichia coli
I.3.2. Staphylococcus epidermidis
II. Les Eucaryotes
II.1. Saccharomyces cerevisiae
II.1.1. Généralités
II.1.2. La paroi des levures
II.2. Dictyostelium discoideum
III. Etude de l’adhésion et de la quantification du nombre de cellules adhérentes
III.1. Méthodes expérimentales d’observation
III.2. Paramètres affectant l’adhérence cellulaire aux matériaux
III.2.1. Le caractère hydrophobe des cellules
III.2.2. La présence d’appendices (pili, flagelle) ou de substances polymériques extra-cellulaires
III.2.3. Le mode de culture
III.2.4. Le temps de contact entre le microorganisme et son substrat
III.2.5. Le milieu de suspension
Chapitre III : Interactions physico-chimiques mises en jeu lors de l’adhésion
I. Interactions électrostatiques
II. Approche thermodynamique
II.1. Notions de l’approche thermodynamique
II.1.1. La tension superficielle d’un liquide
II.1.2. Energie libre superficielle d’un solide
II.1.3. Energie libre interfaciale
II.1.4. Exemple d’adhésion d’une bactérie, immergée dans un milieu, sur un solide
II.2. Mouillabilité et capillarité
II.2.1. La méthode de la goutte posée
II.2.2. Modèles physico-chimiques des énergies de surface
II.2.2.a. Modèle d’Owens et Wendt (Owens and Wendt, 1969)
II.2.2.b. Modèle de Van Oss, Good et Chaudhury (van Oss and Good, 1988):
Conclusion de la synthèse bibliographique
MATERIEL ET METHODES
Chapitre IV : Obtention et analyses des aciers inoxydables
I. Préparation des matériaux
II. Traitements thermiques et analyses des grains obtenus
II.1. Traitement thermique
II.2. Evaluation de la taille des grains
II.3. La technique Electron Back Scattering Diffraction (EBSD)
III. Les traitements de surface
III.1. Obtention des échantillons de surface polie attaquée (PA) et polie miroir (PM)
III.2. Analyse de profilométrie des échantillons
III.3. La Spectroscopie de photoélectrons X (XPS)
III.4. Les mesures d’angles de contact
III.5. Nettoyage des échantillons avant l’adhésion bactérienne
Chapitre V : Les microorganismes
I. Choix des microorganismes
II. Modes de culture des microorganismes
II.1. La levure Saccharomyces cerevisiae : mode de culture
II.2. Escherichia coli : mode de culture et visualisation du mode de détachement
II.2.1. Mode de culture
II.2.2. Visualisation du mode de détachement d’E. coli
II.3. Staphyloccocus epidermidis : mode de culture
III. Analyse physiologique des surfaces bactériennes à l’aide de la technique MATS (Microbial Adhesion to Solvents ; (Bellon-Fontaine et al., 1996))
Chapitre VI : Chambre à flux radial et modélisation des cinétiques de détachement
I. Description
II. Contrainte à la paroi et acquisition des images
III. Modélisation des cinétiques de détachement
RESULTATS
Chapitre VII : Physico-chimie des surfaces d’acier inoxydable
I. Energie de surface des aciers inoxydables
II. Composition du film passif
III. Topographie des surfaces
IV. Métallurgie des surfaces
V. Conclusion
Chapitre IX: Cinétique de détachement de Saccharomyces cerevisiae à des surfaces d’acier inoxydable
I. Analyse physiologique de S. cerevisiae à l’aide du test MATS
II. Cinétiques de détachement de S. cerevisiae adsorbé sur un substrat d’acier inoxydable avec un fini de surface poli miroir (PM) et poli attaqué (PA)
III. Etude de l’influence de la taille et de la profondeur des joints de grain sur le détachement de S. cerevisiae
IV. Effet de l’orientation cristallographique sur l’adhésion de Saccharomyces cerevisiae à des surfaces d’acier inoxydable
V. Conclusion
Chapitre X : Cinétiques de détachement d’Escherichia coli adsorbée sur des surfaces d’acier inoxydable
I. Analyse physiologique d’E.coli à l’aide du test MATS
II. Cinétiques de détachement d’E.coli à une surface d’acier inoxydable poli attaqué et poli miroir
III. Etude de l’influence de la profondeur des joints de grain sur le détachement d’Escherichia coli
IV. Influence de l’orientation cristallographique des grains sur l’adhésion d’E. coli
V. Visualisation du détachement d’E. coli
Chapitre XI : Cinétiques de détachement de Staphylococcus epidermidis à des surfaces d’acier inoxydable
I. Analyse physiologique de S. epidermidis à l’aide du test MATS
II. Cinétiques de détachement de S. epidermidis adsorbés sur des aciers inoxydables poli attaqué et poli miroir
III. Influence de la profondeur des joints de grain sur le détachement de Staphylococcus epidermidis
IV. Influence de l’orientation cristallographique des grains sur l’adhésion de Staphylococcus epidermidis
V. Conclusion
DISCUSSION ET PERSPECTIVES
I. Equivalence de l’efficacité de détachement, pour les trois microorganismes, sur un échantillon poli miroir PM et poli attaqué PA
II. Sensibilité à l’orientation cristallographique des grains
III. Interprétation des cinétiques de détachement
III.1. Propriétés mécaniques des cellules étudiées
III.2. Thermodynamique et adhésion
III.3. Energie cinétique et adhésion
III.4. Comparaison entre les trois microorganismes
IV. Influence de la profondeur du gravage des joints de grain sur le détachement des microorganismes
V. Recommandations
VI. Autres domaines d’applications envisageables
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE