Etude du microenvironnement matriciel de biofilms de Bacillus subtilis : polymères extracellulaires et comportement bactérien

Study of the matrix microenvironment of Bacillus subtilis biofilms : extracellular polymers and bacterial behavior

• Auteur / Autrice : Thomas Cousseau
• Direction : Patrick Di Martino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé - Cergy
• Date : Soutenance le 08/10/2018
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Equipe de recherche sur les relations matrice extracellulaire-cellules (Cergy-Pontoise, Val d'Oise ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Dé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Di Martino, Damien Seyer, Charlotte Vendrely
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Romain Briandet, Franz Brückert

Mots clés

Mots clés libres

Biofilm Bacillus subtilis

Matrice extracellulaire

Propriétés mécaniques

Peptides amyloïdes

TasA

Lévane

Biofilm Bacillus subtilis

Extracellular matrix

Mechanical properties

Amyloid peptide

TasA

Levan

Résumé

Bacillus subtilis est une bactérie à Gram positif ubiquitaire vivant dans différents environnements terrestres et aquatiques. Différents polymères extracellulaires entrant dans la composition de la matrice des biofilms à B. subtilis ont été décrits. Des polysaccharides sont à la base de ces propriétés mécaniques, la viscoélasticité étant modulée par la teneur du biofilm en différents polymères extracellulaires comme les protéines amyloïdes et l’ADN extracellulaire.L’objectif de ce travail était d’étudier le rôle des exopolymères dans les biofilms à B. subtilis en utilisant la souche type de l’espèce CIP52.65T et différentes autres souches sauvages, cliniques et mutantes. La composition de la matrice varie en fonction de la présence de saccharose dans le milieu de culture, ainsi les effets d’une supplémentation du milieu Trypticase Soja (TS) en saccharose (20% p/v) ont été étudiés sur la croissance planctonique, la production de polymères de matrice et la formation de biofilm pour toutes ces souches de B. subtilis. Enfin, parmi les protéines de la matrice, B. subtilis produit une protéine formant des fibres amyloïdes appelée TasA. Son rôle exact dans le biofilm reste encore mal connu. Le but de cette seconde étude était de mieux comprendre le mécanisme d'auto-assemblage de TasA et de comprendre son rôle dans la matrice. En regroupant toutes les caractérisations effectuées sur les biofilms et sur les peptides amyloïdes, la conception de matrice biomimétique a permis d’effectuer de première approche sur les propriétés mécaniques de celle-ci, en reproduisant des matrices artificielles à base d’exopolysaccharides (lévane), de peptides amyloïdes et d’ADN.

Bacillus subtilis is a ubiquitous gram-positive bacterium that lives in different terrestrial and aquatic environments. Various extracellular polymers involved in the composition of the B. subtilis biofilm matrix have been described. Polysaccharides are the basis of these mechanical properties, the viscoelasticity being modulated by the content of the biofilm in different extracellular polymers such as amyloid proteins and extracellular DNA.The aim of this work was to study the role of exopolymers in B. subtilis biofilms using the type CIP52.65T strain and various other wild, clinical and mutant strains. The composition of the matrix varies according to the presence of sucrose in the culture medium, so the effects of supplementation of the medium Trypticase Soy (TS) sucrose (20% w/v) were studied on the planktonic growth, matrix polymer production and biofilm formation for all these B. subtilis strains. Finally, among the proteins in the matrix, B. subtilis produces an amyloid-forming protein called TasA. Its exact role in the biofilm remains poorly understood. The purpose of this second study was to better understand the self-assembly mechanism of TasA and to understand its role in the matrix. By grouping all the characterizations carried out on the biofilms and the amyloid peptides, the biomimetic matrix design made it possible to carry out a first approach on the mechanical properties of this one, by reproducing artificial matrices based on exopolysaccharides (levan), amyloid peptides and DNA.