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Labadie, Maritxu. Implication des composantes matricielle et cellulaire de biofilms bactériens modèles en réponse à des traitements physiques : standardisation d'outils d'analyse et application aux technologies jet de plasma froid et LED UV-C

Labadie, Maritxu (2019). Implication des composantes matricielle et cellulaire de biofilms bactériens modèles en réponse à des traitements physiques : standardisation d'outils d'analyse et application aux technologies jet de plasma froid et LED UV-C.

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Résumé en francais

Les biofilms bactériens posent de nombreux problèmes dans les domaines de la santé, de l'agro-alimentaire et de différents secteurs industriels. Un biofilm est une communauté de microorganismes fixés à une surface, maintenus et protégés par une matrice extracellulaire constituée de différents polymères. L'éradication de ces biofilms passe traditionnellement par l'utilisation de traitements chimiques ou thermiques. Récemment, des techniques physiques à faible impact environnemental tels que les jets de plasma froid et les diodes électroluminescentes (LED) émettant dans les UV ont été étudiées pour la décontamination/stérilisation de surfaces. Du fait de la complexité structurale des biofilms et de la diversité des paramètres physiques de ces dispositifs, l'essor de ces technologies innovantes et durables pour des applications anti-biofilms demandent de nombreuses améliorations méthodologiques permettant la quantification ou la qualification de leurs effets biologiques. Lors de cette étude, deux souches bactériennes ayant des caractéristiques pariétale et matricielle différentes ont été choisies : Leuconostoc citreum NRRL B-1299 (Gram+, production contrôlable d'une matrice exopolysaccharidique) et Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 (Gram-, matrice complexe riche en protéines et ADN). Les systèmes physiques utilisés correspondent à un prototype de jet de plasma froid qui génère des espèces réactives de l'azote (RNS) et de l'oxygène (ROS) et à un dispositif LED émettant dans les UV-C à 280 nm. Dans un premier temps, une méthodologie a été définie afin d'obtenir des biofilms aériens (sur des membranes) de façon reproductible et standardisée en termes de densité cellulaire et de matrice extracellulaire. L'effet biocide des traitements LED UV-C et jet de plasma appliqués, évalué par dénombrement bactérien classique, a été comparé entre des cellules déposées sur membrane et des biofilms de 24 heures. Les résultats du traitement au jet de plasma ont permis d'émettre l'hypothèse d'un rôle protecteur de la matrice extracellulaire, en lien avec sa composition (quantité et nature des polymères). Dans le cas du traitement LED UV-C, et en lien avec les propriétés d'absorbance des composants matriciels, l'effet protecteur de la matrice a été démontré pour P. aeruginosa. Un autre aspect de ces travaux a concerné l'exploitation de méthodes permettant d'évaluer de façon plus précise les effets des traitements physiques sur la composante cellulaire des biofilms. La méthode qPCR de viabilité (ou PMA/EMA-qPCR) n'a pas permis d'aboutir à une quantification satisfaisante des cellules de P. aeruginosa ou de L. citreum. En revanche, une méthode basée sur la réduction métabolique de la résazurine par les cellules a pu être proposée. Ces études contribuent à renseigner sur l'importance du paramètre de densité cellulaire et de caractérisation de la matrice extracellulaire dans l'évaluation de méthodes physiques d'éradication des biofilms bactériens et soulignent la nécessité de continuer à développer des outils d'analyses adaptés à cette problématique.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Fontagné-Faucher, Catherine
Marcato-Romain, Claire-Emmanuelle
Ecole doctorale:Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (SEVAB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire de Biotechnologies Agroalimentaire et Environnementale (LBAE), EA 4565
Mots-clés libres :Biofilms - Matrice - Dextranes - Plasma froid - Jet de plasma - LED UV-C - Effet biocide - Viabilité cellulaire - Pseudomonas aeruginosa - Leuconostoc citreum - qPCR de viabilité - Résazurine
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :08 Dec 2020 08:53