5- Formes de vie

Question 1

forme planctonique et colonies.

Answer 1

Historique :
* Microbiologie = majoritairement
microbiologie médicale
* Stratégie d’identification :
isolement de microorganismes
(pathogènes ou « utiles »)
=> culture pure en milieu liquide « riche »
=> Croissance planctonique = division par Scissiparité de cellules en suspension
=> Puis colonies sur Boîte de Petri :
« Idem » sur milieu gélosé donc colonies

Année 90 :
* Microbiologie de l’environnment
Analyse des microorganismes « in vivo »:
* => pathogènes, environnement, écosystèmes complexes
* => Identification de communautés bactériennes complexes associées à des supports = Biofilms (mono- ou multispecies)
* Aujourd’hui on sait que 90% des bactéries terrestres
vivent dans de telles structures

Question 2

biofilms : définition

Answer 2

Selon W. Costerton (1995):
* Écosystèmes constitués de populations de micro-organismes, inclus dans une matrice d’exoplymères et généralement associés à des tissus, des matériaux abiotiques ou des interfaces.
* Cette définition inclus:
* - les structures de types agrégats et floculats
* - les colonies sur milieux gélosés (boîtes de Petri)
* - les bactéries fixées dans des interstices de milieux poreux
* - les pellicules bactériennes contaminant les biomatériaux implantés dans l’organisme ou colonisant la surface des tissus eucaryotes hôtes
* - les fleurs d’eau (bloom)

Question 3

Cinétique de colonisation

Answer 3

• Notion de Film conditionnant = encrassement de support immergé par de la matière organique en suspension (« Fouling »)
  => Biofouling = développement de biofilm (encrassement biologique)
• Pourquoi cette colonisation des supports immergés ?
• Film conditionnant => gradient de nutriments qui attire les bactéries vers la surface
  => étapes de la vie d’un biofilm :
• Surface libre et vie planctonique
• Film conditionnant
• Colonisation primaire réversible
• Colonisation secondaire irréversible
• Multiplication bactérienne et développement de microcolonies
• Biofilm (Microcolonies englobées de mucus)
• Dispersion (si appauvrissement du milieu nutritif ou si une partie du biofilm est arraché)
• vie planctonique
• Recolonisation sur un nouveau film conditionnant)
• Formation d’un biofilm sur une surface inerte immergée (Allison, 1993).
  => A la suite de l’immersion, la surface se recouvre du film conditionnant de molécules organiques.
  => Par la suite les bactéries peuvent se fixer de façon réversible sur la surface ou bien s’attacher solidement et développer une microcolonie.
  => L’association de microcolonies englobées dans la matrice d’exopolymères conduit à la formation du biofilm
• Structures bactériennes nécessaires à la colonisation des supports immergés :
• Mobilité (flagellaire - Twitching motility) vs sédimentation
• Structures d’adhésion : Pili , AF adhésines, exopolymères (EPS, capsule)

Question 4

Vie en biofilm vs vie planctonique

Answer 4

Vie en biofilm:
– cellules plus petites
– division ralentie (E. coli passe de 20’ à +d’1h de temps de génération)
– recouvertes d’exopolymères (= EPS, protéines
, eDNA= filtres) + diminution des échanges avec l’extérieur (paroi ?)
=> résistance accrue aux anti-bactériens (antibiotiques, sels de métaux lourds, ammonium quaternaires, détergents etc…)
– globalement expression des gènes est 30% différentes de la vie planctonique

Question 5

traitements anti-biofilm

Answer 5

• Mise au point d’anti-bactériens inhibant le développement du biofilm mais « sans créer de résistances »
  – anti-flagelles, -pili ou -EPS synthèse, anti-pompe à
  efflux (antibioR), anti-messagers intracellulaires
  (AMPc, c-di-GMP), leurres pour QS (quorum sensing)
  – nouveaux antibactériens de synthèse (diterpenes,
  amides chalcones, cajaninstilbenes) ou naturels
  (peptides antimicrobiens).
  – Phages (phagothérapie : ex : projet phagoBurn)

*Prévenir la colonisation :
– traitements de surfaces (supports ultralisses, traitements
antifouling (peintures desquamantes à base de métaux lourds
Sn, Cu, Ni), NEP, phototraitements (ROS), coating d’ammonium quaternaires, de phages (ex bone therapy : ceramic TCP recouvertes par des phages).

Question 6

exemples de biofilms

Answer 6

• encrassement des conduites d’eaux usées
• Encrassement des coques de bateaux
• Plaque dentaire
• contamination dans les IAA (industries agro-alimentaire)
  => Présence conjointe de matières organiques en environnement aqueux (aw) et de surfaces rugueuses ou poreuses
  => Piégeage des matières organiques et contamination
  possible par un biofilm microbien
  => Actions possibles:
• définition de surfaces peu contaminables et/ ou très aisément nettoyables
• mise au point de stratégie de nettoyage : NEP (Nettoyage En Place), séquences de nettoyage

*Biofilms utiles en IAA: réacteur à biofilm : lit fluidisés (MBBR)
(ex: vinaigre de vin, Acetobacter aceti sur copeaux de bois)

• biofloc et bioremédiation
  => Dégradation de déchets dans les stations
  d’épuration :
  Agrégats microbiens = bioflocs = boues activées
  (de qqs mm à plusieurs mm d’épaisseur) constitués d’une association
  bactéries-matière organique en suspension englobés dans une matrice d’exopolymères
  => Taille et activité dépendent de la « charge »
  en éléments nutritifs à dégrader:
  => Meilleure activité pour taille moyenne (mm), faible charge, bonne oxygènation, Présence de cations divalents (Ca2+)
  espèce type : Zooglea ramigera
• Le Microbiote
• La rhizosphère

Question 7

Ce qu’il faut retenir sur les biofilms ?

Answer 7

– La définition
– la cinétique de colonisation : (film conditionnant, col. primaire, col. secondaire, microcolonies, biofilm, dispersion, recolonisation-essaimage)
– pourquoi le film conditionnant ? adsorption, encrassement
– comment les bactéries adhèrent (support, entre-elles) ? pili, adhésines, EPS, capsule, eDNA
– comment les bactéries survivent dans le biofilm : matrice d’exopolymères (= filtre), vascularisation, croissance ralentie
– problématique économique et médicale : biofouling, contamination dans les IAA, implants, infections (R aux anti-bactériens)