Etude du quorum sensing des bactéries organisées en biofilm en vue de la mise en place des biocides non toxiques

Quorum sensing study of organic biofilm bacteria for the establishment of non-toxic biocides

• Auteur / Autrice : Emmanuel Gozoua
• Direction : Yves Blache, Rose Amenan Koffi-Névry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 04/06/2019
• Etablissement(s) : Toulon en cotutelle avec Université Nangui Abrogoua (Abidjan)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin (La Garde, Var ; 2008-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rose Amenan Koffi-Névry, Philippe Michaud, Chantal Iobbi-Nivol, Jean-Michel Bolla, Claudine Baraquet, Maëlle Molmeret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Toulon, Rade de (Var)

Microbiologie marine

Biofilms

Salissures biologiques

Biocides

Mots clés libres

Quorum sensing

N-acyl homosérine lactone

Violacéine

Modulation

Biofilm

Potentialisation

Quorum sensing

N-acyl homoserine lactone

Violacein

Modulation

Biofilm

Potentialization

Résumé

Le biofouling est un phénomène invasif qui engendre des problèmes économiques et écologiques importants. Dans ce mode de vie privilégié, les micro-organismes communiquent grâce à un système de communication intra- et inter-espèces, voire inter-genre, appelé quorum sensing (QS). Le QS est basé sur les petites molécules diffusibles telles que les N-acyl homosérine lactones (AHL), et est donc impliqué dans de nombreux processus physiologiques, notamment la production de facteurs de virulence, l'émission de bioluminescence et la production de pigments. Dans une étude antérieure, le QS a été mis en évidence chez une bactérie marine dénommée Pseudoalteromonas ulvae TC14 isolée de la rade de Toulon. P. ulvae TC14 étant non seulement capable de produire un biofilm important et de la violacéine mais régulerait ces deux paramètres (biofilm et violacéine) par la détection d' AHLs exogènes car elle n'en produirait pas. Cette étude a consisté dans un premier temps à poursuivre la caractérisation du système QS chez P. ulvae TC 14 par une étude moléculaire. Tout en vérifiant l'absence de synthase d' AHL (Luxl) et des gènes potentiels de l'auto-induction de type 2 (AI-2) chez P. ulvae TC14, la présence de huit séquences régulatrices luxR a pu être détectée et une évaluation de l'expression de ces séquences a été faite par technique RT q-PCR. Dans le but de déterminer l'impact de la modulation du QS sur l'adhésion et la formation du biofilm chez P. ulvae TC 14 des molécules régulatrices du QS ont été testées en combinaison avec trois analogues synthétiques à effet antifouling. La restauration de l'adhésion et de la formation du biofilm par les molécules combinées a montré que la modulation du QS chez P. ulvae TC14 ne semble pas être la voie privilégiée pour l'inhibition du biofilm. Cependant l'évaluation d'autres cibles telles que la membrane bactérienne et les pompes d'efflux à travers des perméabilisants membranaires et les inhibiteurs de pompes d' efflux a montré un effet synergique sur l'adhésion et la formation du biofilm. Ainsi, la perméabilisation membranaire et l'inhibition des pompes d'efflux semblent être des meilleures voies de potentialisation de l'effet antifouling des analogues synthétiques

Biofouling is an invasive phenomenon that generates significant economic and ecological problems. In this privileged way of life, micro-organisms communicate through an intra- and inter-species communication system, or even inter-genera, called quorum sensing (QS). QS is based on small diffusible molecules such as N-acyl homoserine lactones (AHL), and is therefore involved in many physiological processes, including the production of virulence factors, bioluminescence emission and pigment production. ln an earlier study, QS was found in a marine bacterium called Pseudoalteromonas u/vae TC 14 isolated from the harbor of Toulon. P. ulvae TC 14 is not only capable of producing a large biofilm and violacein but would regulate these two parameters (biofilm and violacein) by the detection of exogenous AHLs because it would not produce it. This study initially consisted in continuing the characterization of the QS system in P. ulvae TC 14 by a molecular study. While verifying the absence of AHL synthase (Luxl) and potential genes for autoinduction type 2 (AI-2) in P. ulvae TC14, the presence of eight luxR regulatory sequences could be detected and an evaluation of the expression of these sequences was made by R T q-PCR technique. In order to determine the impact of QS modulation on biofilm adhesion and biofilm formation in P. ulvae TC 14, QS regulatory molecules were tested in combination wi th three synthetic analogs with antifouling effect. The restoration of biofilm adhesion and formation by the combined molecules has shown that QS modulation in P. ulvae TC 14 does not seem to be the preferred route for biofilm inhibition. However, evaluation of other targets such as bacterial membrane and efflux pumps through membrane permeabilizers and efflux pump inhibitors has shown a synergistic effect on adhesion and biofilm formation. Thus, membrane permeabilization and the inhibition of efflux pumps seem to be better ways of potentiating the antifouling effect of synthetic analogues.