Qu’est-ce qu’un biofilm?
une idée fausse commune de la vie microbienne est que les bactéries existent en tant qu’organismes individuels dans un « État planctonique ». Il a plutôt été démontré que les micro-organismes s’accumulent naturellement sur une grande variété de surfaces; où ils forment des communautés sessiles et sédentaires. Ces surfaces comprennent les tuyaux ménagers et industriels, les biomatériaux tels que les lentilles de contact, les dispositifs médicaux, y compris les implants et les cathéters urinaires, ainsi que les tissus végétaux et animaux., Ces accumulations de microorganismes d’agrégats mono-ou poly-microbiens sont communément appelées biofilm et peuvent consister en diverses communautés de bactéries et de champignons. La proximité des micro-organismes permet l’échange de substrat, la distribution de produits métaboliques et l’élimination des produits finaux toxiques afin que les différentes espèces puissent se soutenir mutuellement. De plus, la structure des communautés de biofilms peut protéger les bactéries qui s’y trouvent contre les attaques d’antimicrobiens, les forces de cisaillement et le système immunitaire., Un exemple de biofilm de deux espèces bactériennes Pseudomonas aeruginosa et Staphylococcus epidermidis est illustré à la Figure 1.
Comment est-il formé?,
la formation du Biofilm peut être divisée en cinq étapes: la fixation réversible initiale (1), la fixation irréversible (2-3), la maturation (4) et la dispersion (5), comme le montre la Figure 2. Le contact initial des bactéries planctoniques en mouvement avec la surface est le point de départ, qui est encore réversible à ce stade. Les bactéries commenceront alors à former une monocouche et produiront une matrice extracellulaire ou « slime” pour la protection. La matrice se compose de polysaccharides extracellulaires, de protéines structurelles, de débris cellulaires et d’acides nucléiques; appelés substances polymères extracellulaires (EPS)., Les premières étapes de la formation de la matrice sont dominées par L’ADN extracellulaire (eDNA), tandis que les polysaccharides et les protéines structurelles prennent le relais plus tard. Dans ces étapes, la formation de microcolonies a lieu, qui présentent une croissance significative et une communication cellule-cellule telle que la détection du quorum. Le biofilm se développe de manière tridimensionnelle et l’attachement est maintenant irréversible. Au cours de la dernière étape, certaines cellules du biofilm mature commencent à se détacher et à se disperser dans l’environnement sous forme de cellules planctoniques pour potentiellement démarrer un nouveau cycle de formation de biofilm.,
le rôle des biofilms dans la pathogenèse
les Biofilms peuvent être trouvés presque n’importe où et peuvent avoir un impact positif et négatif sur la santé humaine., Un exemple d’effet positif comprend les biofilms de bactéries commensales telles que Staphylococcus epidermidis, qui peuvent empêcher la colonisation de bactéries potentiellement pathogènes par la stimulation des défenses immunitaires de la cellule hôte et la prévention de l’adhésion. Cependant, les biofilms sont plus souvent associés à de nombreuses formes pathogènes de maladies humaines et d’infections végétales. Un exemple courant est la fibrose kystique, la maladie génétique la plus fréquemment transmise en Europe occidentale. Les patients atteints de fibrose kystique (FK) souffrent d’infections chroniques à P. aeruginosa. Lors de L’infection du poumon CF, P., aeruginosa subit une transition caractéristique d’un agent pathogène virulent aigu à un agent pathogène adapté aux FC, ce qui lui permet de persister dans les poumons pendant des années, voire des décennies. Cela est dû à la surproduction de l’alginate de polysaccharide matriciel, conduisant à la formation d’un biofilm mucoïde qui tolère les antibiotiques, composants de la réponse immunitaire innée et adaptative, et résiste à la phagocytose. La persistance de ces biofilms mucoïdes dans le poumon de la FC conduit au développement d’une réponse anticorps distincte., Cela provoque une inflammation chronique médiée par les granulocytes et entraîne de graves dommages au tissu pulmonaire des patients atteints de mucoviscidose (voir Figure 3 A). Un deuxième exemple pour les biofilms dans la santé humaine est la plaque dentaire menant potentiellement à des caries dentaires. La consommation de glucides fermentescibles tels que des friandises ou des boissons sucrées provoque une augmentation de la production et de la sécrétion d’acides organiques par les bactéries présentes dans la plaque dentaire. En l’absence de traitement, l’acidification accrue du biofilm entraîne la déminéralisation de l’émail et la formation de caries dentaires (voir Figure 3 B).,
orientations futures
en raison de la distribution généralisée des biofilms dans les maladies et de leur résilience à de nombreux traitements antimicrobiens, la recherche sur les biofilms reçoit plus d’attention. En raison de l’augmentation de la résistance aux antimicrobiens, l’objectif de la recherche actuelle est de passer de la croissance/division bactérienne qui provoque la mort cellulaire ou la dormance à de nouvelles approches., Les exemples incluent le déclenchement de la dispersion du biofilm ou la recherche de moyens d’empêcher la formation initiale, par exemple en réingéniant les surfaces sur lesquelles ils sont susceptibles de se développer, telles que les cathéters urinaires et les implants.