Mise au point de stratégies innovantes pour inhiber les biofilms indésirables s'appuyant sur le décryptage des étapes clés de formation des biofilms chez Shewanella oneidensis

Development of innovative strategies to inhibit undesirable biofilms based on deciphering key steps in biofilm formation in Shewanella oneidensis

• Auteur / Autrice : Amélie Vigneron-Bouquet
• Direction : Michel Fons, Cécile Jourlin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIP - Bioénergétique et Ingénierie des Protéines

Mots clés

Mots clés libres

Biofilm

Probiotique

Régulation

Diguanylate cyclase

Shewanella oneidensis

Biofilm

Probiotic

Regulation

Diguanylate cyclase

Shewanella oneidensis

Résumé

Lorsque les communautés bactériennes sont organisées sous forme de biofilms, elles acquièrent des propriétés nouvelles qui leur permettent de mieux résister aux stress et aux procédures actuelles de nettoyage ou de désinfection. Il est donc important de développer de nouvelles stratégies plus efficaces, sans risque pour l'homme et son environnement, pour empêcher la formation de biofilms par des bactéries indésirables en particulier dans les domaines du nettoyage en milieu hospitalier ou agroalimentaire. La société HTS BIO développe depuis quelques années de nouveaux produits de nettoyage innovants basés sur une stratégie de biocontrôle des surfaces par les probiotiques. La société désire aujourd'hui s'appuyer sur les travaux récents de compréhension des biofilms pour mettre au point de nouvelles stratégies pour les inhiber, basées sur l'utilisation de bactéries probiotiques. Le présent projet de thèse est organisé en deux parties complémentaires pouvant être réalisées en parallèle. D'une part, la capacité de probiotiques à empêcher la formation de biofilms par des bactéries pathogènes fréquemment retrouvées sur les surfaces sera testée. Pour les bactéries probiotiques les plus efficaces, une analyse plus approfondie sera ensuite réalisée afin d'identifier le(s) molécule(s) active(s) responsable(s) de l'effet anti-biofilm par des approches biochimiques voire structurales (HPLC, RMN, spectrométrie de masse). D'autre part, les mécanismes impliqués dans la formation ou l'inactivation des biofilms chez la bactérie modèle Shewanella oneidensis seront étudiés. Le régulateur central du chimiotactisme, conservé chez la plupart des bactéries, joue également un rôle crucial dans la formation des biofilms chez S. oneidensis. Ce régulateur pourrait jouer un rôle similaire chez de nombreuses bactéries, dont des bactéries pathogènes, et constituerait de ce fait une cible intéressante pour la recherche de molécules anti-biofilms. Le deuxième type de cible sera les diguanylate cyclases qui sont également essentielles à la formation des biofilms. L'identification d'un inhibiteur ciblant le régulateur central ou les diguanylate cyclases conduirait à une avancée considérable. Une meilleure compréhension du mode d'action de ce régulateur et de ses partenaires est donc une étape préliminaire indispensable à l'identification de molécules inhibitrices de biofilms indésirables.

When bacterial communities are organized into biofilms, they acquire new properties that allow them to better resist stress and current cleaning or disinfection procedures. It is therefore important to develop new, more effective strategies that are safe for humans and the environment to prevent the formation of biofilms by undesirable bacteria, particularly in the fields of hospital or food industry cleaning. HTS BIO has been developing innovative new cleaning products for several years, based on a surface biocontrol strategy using probiotics. The company now aims to build on recent research into biofilm understanding to develop new strategies to inhibit them, based on the use of probiotic bacteria. This PhD project is organized into two complementary parts that can be carried out in parallel. On the one hand, the ability of probiotics to prevent biofilm formation by pathogenic bacteria commonly found on surfaces will be tested. For the most effective probiotic bacteria, a more in-depth analysis will then be carried out to identify the active molecule(s) responsible for the anti-biofilm effect, using biochemical and possibly structural approaches (HPLC, NMR, mass spectrometry). On the other hand, the mechanisms involved in biofilm formation or inactivation in the model bacterium *Shewanella oneidensis* will be studied. The central regulator of chemotaxis, conserved in most bacteria, also plays a crucial role in biofilm formation in *S. oneidensis*. This regulator could play a similar role in many bacteria, including pathogenic bacteria, and could therefore be an interesting target for the search for anti-biofilm molecules. The second type of target will be diguanylate cyclases, which are also essential for biofilm formation. The identification of an inhibitor targeting the central regulator or diguanylate cyclases would be a significant breakthrough. A better understanding of the mode of action of this regulator and its partners is therefore an essential preliminary step in the identification of molecules that inhibit undesirable biofilms.