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RÉSUMÉ
Les biofilms bactériens, définis comme des consortia de micro-organismes autoassemblés localisés à une interphase, sont omniprésents. Impliqués dans de nombreuses infections cliniques mais aussi dans de nombreux désordres sanitaires et industriels, leur éradication constitue un véritable challenge pour l’industrie des matériaux, des peintures mais aussi pharmaceutique. Cet article rappelle les principaux domaines dans lesquels les biofilms posent question, les mécanismes physico-chimiques et biologiques impliqués dans leur formation, ainsi que les stratégies de lutte, comme l’élaboration de surfaces antiadhésives ou biocides et la recherche de molécules dites "antibiofilms".
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Thierry JOUENNE : Directeur de recherche au CNRS Laboratoire polymères, biopolymères, surfaces, UMR CNRS 6270, université de Rouen, Mont-Saint-Aignan, France
INTRODUCTION
La lutte contre les biofilms constitue probablement un des défis majeurs de l’infectiologie du XXI e siècle. Même si ce sont les biofilms bactériens qui ont été, et sont encore, les plus étudiés, on sait aujourd’hui que la quasi-totalité des micro-organismes sont capables de former de tels consortia. Les enjeux liés à ces biofilms sont en effet considérables. Bien que quelquefois utiles (on parle alors de « biofilms positifs »), ces structures microbiennes sont hélas souvent très délétères. Les recherches sur les biofilms positifs sont relativement rares et peu valorisées, à l’exception des applications pour l’épuration des eaux usées et les procédés de fermentation. Les biofilms négatifs sont, quant à eux, impliqués dans plus de la moitié des infections nosocomiales, et causent des pertes de qualité et de productivité importantes dans les industries. Dans le domaine de la cosmétique, ils sont potentiellement source de contamination des formulations. Les processus impliqués dans la formation des biofilms ont été largement étudiés. Ils dépendent à la fois des propriétés de surface des supports et des bactéries, et de la physiologie microbienne. Face à l’inefficacité des méthodes conventionnelles pour éliminer ces consortia microbiens, du fait de leur extraordinaire résistance aux agents antimicrobiens classiques, de nouvelles stratégies consistant à prévenir leur formation ont émergé ces dernières années et ce, dans un contexte de mise en application de nouvelles directives européennes. Des méthodes de lutte alternatives, plus respectueuses de l’environnement telles que l’élaboration de surfaces antibiofilms à base de peptides antimicrobiens ou de polysaccharides, sont ainsi proposées. Source de grande préoccupation dans différents domaines industriels, les biofilms apportent ainsi, via l’élaboration de nouveaux moyens de lutte, de nouvelles opportunités pour certains secteurs industriels.
L’objectif de cet article est de dresser l’état de nos connaissances de la phyisiologie des bactéries organisées en biofilm et de décrire les stratégies actuellement élaborées ou explorées pour lutter contre ces consortia microbiens, en particulier dans les domaines médical et industriel.
Les sigles et leur développé sont répertoriés en fin d’article.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 2008 par Thierry JOUENNE
- Version archivée 2 de nov. 2016 par Thierry JOUENNE
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Phénotype biofilm
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2. Processus de formation du biofilm
Les processus impliqués dans la formation du biofilm ont été largement étudiés. On s’accorde aujourd’hui pour subdiviser la formation d’un biofilm en cinq grandes étapes , représentées sur la figure 6 :
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étapes 1-2 : des bactéries planctoniques isolées évoluant librement dans un milieu liquide se fixent sur une surface (adhésion réversible) et s’organisent en amas ;
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étape 3 : les bactéries s’ancrent de façon irréversible sur la surface via des appendices cellulaires et les exopolymères autoproduits ;
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étape 4 : le biofilm arrive à maturation. Il acquiert alors une structure tridimensionnelle et des microenvironnements s’instaurent en son sein ;
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étape 5 : en fin de maturation, un certain nombre de cellules retournent à l’état planctonique et peuvent former plus loin un nouveau biofilm.
2.1 Étapes 1 et 2 : adhésion réversible
Avant que les bactéries ne viennent au contact du support, un mélange complexe, composé de protéines, de glycoprotéines et de nutriments organiques, forme un film chimique, dit « de conditionnement », sur la surface (étape 1). Ce film, riche en nutriments, va favoriser l’adhésion et la croissance bactérienne. L’attachement initial (étape 2) des bactéries au support est aussi facilité par des forces hydrodynamiques, le chimiotactisme et les propriétés physico-chimiques de la surface du support et de la bactérie ...
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Processus de formation du biofilm
BIBLIOGRAPHIE
-
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(3) - CHARACKLIS (W.G.) - Attached microbial growths-II. Frictional resistance due to microbial slimes. - Water Research, 7, p. 1249-1258 (1973).
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(4) - COSTERTON (J.W.), GEESEY (G.G.), CHENG (K.-J.) - How bacteria stick. - Scientific American, 238, p. 86-95 (1978).
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(6) - COSTERTON (J.W.) - Introduction...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Piles à combustible utilisant des enzymes et des biofilms comme catalyseurs.
Center for Biofilm Engineering http://www.biofilm.montana.edu
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Biofilm 8 International congress http://conferences.au.dk/biofilms8
5e Colloque Biofouling-antifouling https://borea.mnhn.fr
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Règlement (CE) n° 782/2003 du Parlement européen et du Conseil du 14 avril 2003 interdisant les composés organostanniques sur les navires (Journal officiel de l’Union européenne 115 du 09/05/2003)
Règlement (CE) n° 536/2008 de la Commission du 13 juin 2008 interdisant les composés organostanniques sur les navires, et modifiant le règlement 782/2003
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