Influence de variations de conditions environnementales sur l'évolution des biofilms oraux

Influence of environnmental conditions variations on the evolution of oral biofilms

• Auteur / Autrice : Darrène Nguyen
• Direction : Cécile Badet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie-Immunologie
• Date : Soutenance le 28/02/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de recherche oenologie
• Jury : Président / Présidente : Véronique Dupuis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Javotte Nancy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Prêcheur-Sablayrolles, Christine Roques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microflore

Bouche

Biofilms

Mots clés libres

Biofilm

Modèle expérimental

Bactéries buccales

Biofilm

Experimental model

Oral bacteria

Résumé

L’écosystème buccal est un environnement complexe dans lequel cohabitent plus de 700 espèces de bactéries différentes. Un déséquilibre au sein de ce biofilm est à l’origine des principales maladies de la cavité buccale : les maladies carieuses et parodontales.Pendant plusieurs années, l’étude de l’écosystème buccal s’est faite par une approche réductionniste : les microbiologistes étudiaient les espèces bactériennes individuellement. Cette stratégie a permis d’examiner et de comprendre tous les différents composants de cet écosystème, sans pour autant pouvoir appliquer les conclusions de ces études au biofilm buccal dans son ensemble. En effet, les bactéries ne se comportent pas de la même façon lorsqu’elles sont à l’état planctonique, ou lorsqu’elles sont organisées en biofilm.La flore microbienne buccale est reconnue comme étant l’une des plus complexes dans le corps humain. La multitude d’espèces en présence complique l’étude de ce biofilm. En effet, sa reproduction in vitro est rendue difficile par la complexité des relations entre chacune des espèces. De plus, son recueil, et ses décomptes qualitatif et quantitatif restent très délicats.Dans la littérature sont décrits plusieurs modèles de biofilm.Les modèles pluri-espèces dynamiques in vitro ont l’avantage de se rapprocher des conditions retrouvées in vivo, permettant un certain flux de milieu, le contrôle de paramètres tels que le pH et la température, ainsi que l’élimination des déchets produits.Cependant, ces modèles restent très onéreux et difficiles de mise en place, ce qui complique l’étude du biofilm buccal. Egalement, l’identification des bactéries mises en présence reste un sujet d’étude délicat : en effet, les méthodes traditionnelles de culture montrent des limites, et ne permettent pas une analyse quantitative des résultats, essentielle à la compréhension des phénomènes mis en jeu dans cet écosystème.Le but de notre travail ici est la mise en place de modèle de biofilm pluri-espèces dynamique, fiable et reproductible, facile à mettre en place et moins onéreux que ceux décrits dans la littérature. Ce modèle de biofilm doit permettre l’étude de l’influence de variations de conditions environnementales sur ce dernier, ainsi que celle de candidats probiotiques ayant déjà prouvé leur efficacité sur des supports in vitro statiques. Enfin, toujours dans une optique de simplification, les différentes méthodes d’identification des biofilms formés sont comparées (méthodes de culture traditionnelle, PCR conventionnelle, spectrométrie de masse MALDI-TOF, et qPCR), afin d’établir un protocole d’identification reproductible permettant une analyse qualitative et quantitative des résultats.

The oral ecosystem presents a great complexity since it can harbor more than 700 different bacterial species. Most of them are organized in a biofilm on both the dental and the mucosal surfaces. Studying this complex environment is of utmost importance because a rupture in its stability can lead to the preeminence of pathogenic microorganisms, causing dental decay, gingivitis and periodontitis.For many years, the study of the oral ecosystem was conducted throught a reductionist approach: microbiologists studies bacterial strains individually. This strategy allowed the understanding of all different components of this ecosystem, but lacked the transposition of its conclusions to the study of a whole complex oral biofilm. As a matter of fact, bacteria don’t behave the same way in a planktonic state or when they are organized in a biofilm.The oral microflora is known to be one of the most complex floras hosted by the human body. The multitude of strains hardens its study. Indeed, its in vitro reproduction is made as complex as the different interactions occurring between each strain. Moreover, harvesting and quantitative and qualitative analysis of such biofilms remain very delicate procedures.Several biofilm models have been described in the literature. In vitro dynamic multispecies models share the same asset: to closely mimic in vivo conditions. They allow a medium flow, and parametrical controls such as pH, temperature; and waste removal. However, those models are very expensive and difficult to master. Also, bacterial identification is still a tough matter : traditional culture methods have shown their limits, and don’t allow a quantitative analysis, which is essential to understand the phenomenons occurring in this ecosystem.The aim of our work was to set up a dynamic multispecies oral biofilm, both reliable and reproducible, easy to set up and less expensive than those previously described in the literature. This model shall allow the study of environmental conditions variations and the efficiency of probiotic candidates that already showed their efficacy on static supports.Lastly, we compared different biofilm identification methods, traditional culture, conventional PCR, MALDI-TOF mass spectrometry, and quantitative PCR, in order to establish a reproducible identification protocol allowing both quantitative and qualitative analysis.