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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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Processus de formation du biofilm
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1. Qu’est-ce qu’un biofilm
La culture en milieu liquide (appelée « planctonique ») a constitué les fondements de la microbiologie pendant plus d’un siècle, et ce depuis les travaux du médecin allemand Robert Koch qui peut être considéré comme le véritable fondateur de la microbiologie via le développement des principales méthodes encore utilisées aujourd’hui en microbiologie.
Naissance de la microbiologie
C’est avec minutie qu’Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), un commerçant-drapier hollandais, amateur de microscopie, s’attachait à décrire les « animalcules » qu’il observait à l’aide de microscopes qu’il construisait lui-même. C’est avec l’un de ces microscopes qu’il décrivit en 1863 les différentes morphologies bactériennes connues à ce jour. C’est lui aussi qui observa pour la première fois, sur des surfaces dentaires, ce que nous appelons des « biofilms ».
Longtemps, ces êtres microscopiques ont été supposés naître de la matière non vivante grâce à une « force vitale ». Cette théorie de la génération spontanée perdura jusqu’en 1861, jusqu’à ce que Louis Pasteur (1822-1895) démontre que les contaminations observées dans les bouillons nutritifs étaient dues à des micro-organismes présents dans l’air ambiant. L’implication de ces micro-organismes dans les maladies, bien que supposée un siècle avant JC, ne fut démontrée qu’en 1835 par Agostino Bassi (1773-1856) lorsqu’il découvrit que la muscardine, maladie du ver à soie, était causée par un champignon qu’il nomma Botrytis paradoxal (aujourd’hui Beauveria bassiana). Dès lors, on oublia les miasmes et autres déséquilibres des quatre humeurs corporelles et la microbiologie prit son envol.
En 1876, le médecin allemand Robert Koch (1843-1910) publia ses travaux sur Bacillus anthracis et développa les « postulats de Koch ». Le deuxième de ces quatre postulats implique l’isolement du micro-organisme et la notion de culture pure.
Ce sont les travaux de Claude E. Zobell (1904-1989) qui ont ouvert une nouvelle ère dans le domaine de la microbiologie. Dès 1936, ce chercheur (considéré comme le père de la microbiologie marine) démontra que les surfaces solides sont bénéfiques au développement des bactéries lors...
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Qu’est-ce qu’un biofilm
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - JONES (H.C.), ROTH (I.L.), SAUNDERS (W.M.III.) - Electron microscopic study of a slime layer. - Journal of Bacteriology, 99, p. 316-325 (1969).
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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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(5) - COSTERTON (J.W.), STEWART (P.S.), GREENBERG (E.P.) - Bacterial biofilms: a common cause of persistent infections. - Science, 284, p. 1318-1322 (1994).
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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
HAUT DE PAGE
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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