Impact de la rigidité des supports sur l'adhésion et la colonisation bactérienne

Impact of sticky materials on the adhesion and bacterial colonization

• Auteur / Autrice : Caroline Guégan
• Direction : Karine Vallée Réhel, Marie-Noëlle Bellon-Fontaine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries marines

Bactéries -- Adhésivité

Biofilms

Mots clés libres

Rigidité du support

Résumé

L'adhésion des bactéries aux surfaces représente un intérêt significatif dans de nombreuses applications biotechnologiques mais causent également d'énormes problèmes sanitaires et économiques. Dans l'environnement marin, l'adhésion des bactéries conduit au « biofoullng » et à la détérioration des structures immergées. Pour l’ensemble de ces raisons, la compréhension des mécanismes gouvernant l'adhésion bactérienne est un enjeu crucial. Jusqu'à présent, la majorité des recherches se sont focalisées sur les propriétés physico-chimiques de surface des matériaux et des bactéries mais pas directement sur les propriétés mécaniques du substrat. Pourtant ce paramètre a été mis en évidence dans des études dans le domaine du « fouling release ». Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse a été d'étudier l'impact de la rigidité des supports sur l'adhésion et la caractérisation bactérienne. Les hydrogels d'agarose ont été choisis comme support de par leurs propriétés élastiques facilement contrôlables. Trois bactéries marines, ont été choisies comme modèle, deux bacilles à Gram négatif : Pseudoolteromonos sp. 3J6 et Pseudoolteromonos sp. D41 et un bacille à Gram positif : Boeil/us sp. 4J6. La rigidité des hydrogels a été déterminée par rhéométrie, leurs modules élastiques s'étendant d'environ 104 Pa à 105 Pa. Au cours de ces travaux, il a été démontré que la rigidité du support influence le comportement bioadhésif des bactéries. L'augmentation du module élastique a favorisé l'adhésion de 3J6 et D41 et a modifié la disposition de 4J6 sur la surface. Concernant la formation du biofilm, aucune différence en terme de biomasse et d'épaisseur maximale n'a été constatée. Cependant, une différence de structure des biofilms de 3J6 a pu être observée à 3 et 6 h de développement. Une analyse protéomique différentielle de Pseudoalteromonas sp. D41 a été réalisée lors de l'adhésion sur deux hydrogels d'agarose aux propriétés élastiques différentes. Les profils protéiques obtenus sont différents. 21 spots au total sont exprimés différentiellement entre les deux conditions. Les bactéries s'adaptent donc physiologiquement en fonction de la rigidité du substrat.

Adhesion of bacteria to surfaces represents a significant interest in many biotechnological applications but also causes enormous health and economic problems. Ln marine environment, attachment of bacteria can lead to biofouling and deterioration of immersed structures. Thus, understanding mechanisms governing bacterial adhesion is a crucial issue. Until present, nearly all researches have focused on physicochemical properties of material surfaces and bacteria but not directly on mechanical characteristics such as stiffness of supports. However, this parameter is highlight in fouling release researches. According to this observation, the objective of this thesis is to study the impact of stiffness support on bacterial adhesion and colonization. The agarose hydrogels were chosen as support for their controlled mechanical behavior. Three marine bacterial strains : a positive Gram, Bacillus sp. 4J6 and two negative Gram Pseudoalteromonas sp. D41 and Pseudoalteromonas sp. 3J6 were chosen as models. Stiffness of agarose hydrogels was determinated by rheometry. Elastic moduli of hydrogels evolve from around 104 Pa to 105 Pa. It was demonstrated that the stiffness has an impact on bacterial adhesion. An increase of elastic modulus of hydrogels improves adhesion of 3J6 et D41 and for 4J6, bacterial adhesion patterns are different. For biofilm formation, no significant difference for bacterial biomass and maximal thickness is shown. However, structures of biofilms of Pseudoalteromonas sp. 3J6 are different between agarose hydrogels with different stiffness. A comparative proteomic analysis of Pseudoalteromonas sp. D41 between adhesion on two agarose hydrogels with different stiffness was performed. Protein profiles are different. There were 21 spots in total differentially expressed between the two conditions. Consequently, this bacteria shows a physiological adaptation according to stiffness support.