Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université d’Oran 1 – AHMED BEN BELLA Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie Département de Biotechnologie Master 2 Biotechnologie microbienne 2017/ 2018 HARBIT Imene

Biofilm = communauté bien organisée de micro-organismes (bactéries, champignons, algues, virus et autres micro-organismes tels que des débris) qui s’attachent à une surface humide en s’enrobant dans une matrice collante (matrice exopolysaccharidique) ; ce qui les rend quasi indestructibles. Trois facteurs sont vitaux pour le développement des biofilms :  Un milieu aqueux (n’importe lequel convient)  Des nutriments (des résidus alimentaires sur une planche à découper, du sérum humain, des particules de sols contaminés, du pétrole…)  Une surface d’adhérence vivante ou inerte (une dent, un rocher, un tuyau, etc…).

Mécanisme de communication intercellulaire qui permet de coordonner le comportement des cellules. Il est impliqué dans la régulation des différentes étapes du développement du biofilm. Cette stratégie de communication empêche la sur population inutile et contrôle la compétition pour les nutriments en plus des implications dans le processus infectieux, en particulier pour la diffusion et la création de nouveaux sites d’infection système appelé autoinducteur 2 (AI-2) a été proposé comme étant un système de signalisation commun à toutes les bactéries système pour les bactéries à gram + qui s’appuie sur des polypeptides système pour les bactéries à gram- médié par les N-acylhomosérine lactoneslactones (AHL) dérivé.

les biofilms jouent un rôle écologique majeur. En revanche, leur développement a de nombreux effets négatifs sur les procédures industrielles ainsi qu’en médecine humaine, la formation de biofilms bactériens et fongiques sur les prothèses et cathéters contribuant au développement des infections liées aux soins.

Provoque Carie dentaire Infections buccales Interactions du biofilm Spirochètes Fusobacterium Streptococcus spp Lactobacillus acidophilus

Difficilement curables et résistantes aux antibiotiques. Staphylococcus sp Streptococcus sp Les biofilms présents à la surface de la peau jouent aussi un rôle dans le processus de cicatrisation. Enterococcus sp Pseudomonas aeruginosa

Les espèces du genre Candida (C. albicans, C. glabrata, etc.) sont les principaux pathogènes fongiques nosocomiaux. Les levures du genre Candida sont la quatrième cause de mortalité due à des infections systémiques, ce risque peut augmenter lors de la co-infection co-infection avec des bactéries. Les levures et les bactéries peuvent adhérer aux implants médicaux, comme les cathéters vasculaires périphériques, et s’organiser en structures multicellulaires dite « biofilms mixtes »biofilms Les interactions entre microorganismes peuvent être la source d’une modulation de la résistance aux agents antimicrobiens  S. epidermidisqui améliore la résistance de C. albicans au fluconazole  S. aureus attachés aux hyphes de C. albicans forment un biofilm mixte plus résistant à la vancomycine. Staphylococcus epidermidis, Enterococcus spp. et Staphylococcus aureusStaphylococcusEnterococcus

La formation de biofilms bactériens sur les lentilles de contact et les cas de stockage de lentilles de contact peut être un facteur de risque dans les infections cornéennes associées aux lentilles de contact. Des études ont montré que la contamination des cas de lentilles par des bactéries, des champignons et des amibes est courante avec 20% à 80% des porteurs de lentilles ayant un étui de lentille contaminée.

certains virus sont capables de former un biofilm complexe similaire aux biofilms formés par certaines bactéries pathogènes. principalement composés d’une structure riche en glucides dont la synthèse même est contrôlée par les virus. Les scientifiques étudient actuellement les mécanismes de génération d’un biofilm viral afin de pouvoir déterminer à l’avenir de nouvelles stratégies thérapeutiques antivirales.

Biofilms, dégradations et impact économique dégradations (bâtiments,corrosion et perforation de la coque des bâteaux, altération de machines…) impact économique conséquent Les façades de nombreux bâtiments sont attaquées par des algues et des champignons organisés en biofilms et entraînent d’importantes dégradations. Les matériaux métalliques peuvent subir des réactions de corrosion, dûes à l’activité de bactéries sulfo-réductrices organisées en biofilms, aboutissant à des perforations biofilms se forment sur la surface de la coque des bâteaux, créant une résistance à l’avancement du navire, ce qui entraîne donc une augmentation de la consommation de carburant donc des émissions de CO2, gaz à effet de serre Les biofilms qui se développent sur les échangeurs de chaleur installés dans les égoûts, afin de récupérer la chaleur des eaux usées, altèrent fortement l’efficacité de ces appareils microorganismes produisent des exopolymères et constitue ainsi un biofilm dit primaire. Par la suite, on va observer une complexification du biofilm avec l’incorporation de microalgues (principalement des Diatomées), de champignons filamenteux, de protozoaires, de spores de macroalgues jusqu’à la constitution d’un réseau trophique incluant de la macrofaune (moules, balanes, etc …) Paracoccus Vibrio Pseudomonas Pseudoalteromonas Biofilm formé par des bactéries sulfatoréductrices à la surface de l'acier doux, visualisé par SEM

 Facteurs de surface  Les pilis (fixation sur les cellules) E.coli  La capsule (résistance à la phagocytose)  Production d’ enzymes  Collagénase, Clostidium perfringens  Coagulase, Staphylocoque  Notion de terrain  Age  Altération de l’état général  Maladies sévères associées  Certaines conduites thérapeutiques Bactérie : facteurs de virulence Facteurs liés à la bactérie Facteurs liés à l’hôte Les catégories d’individus présentant le plus de risque de développer des infections dues à la présence de biofilms sont les immunodéprimés, les patients hospitalisés en réanimation, les grands prématurés, les patients d’hémato- oncologie, les transplantés d’organes, les grands brûlés et les patients ayant subi une chirurgie lourde, en particulier digestive ou urologique. antibiothérapie à large spectre, la corticothérapie, la chimiothérapie, les traitements par antagonistes des récepteurs H2 et les immunosuppresseurs

Conception des dispositifs médicaux, des surfaces et des processus de nettoyage adaptés  Implants avec une fonctionnalités anti-bacterienne  surfaces anti-adhesives  choix des détergents qui réduisent la capacité des biofilm à se développer Détection des biofilm en laboratoire, plusieurs moyens existante pour mettre en évidence du biofilm:  Microscopie (optique et électronique)  Spectroscopie (FTIR)

A.S. Lynch, G.T. Robertson Bacterial and fungal biofilm infections Annu Rev Med, 59 (2008), pp D.M. Kuhn, T. George, J. Chandra, P.K. Mukherjee, M.A. Ghannoum Antifungal susceptibility of Candida biofilms: unique efficacy of amphotericin B lipid formulations and echinocandins Antimicrob Agents Chemother, 46 (2002) M.M. Harriott, M.C. Noverr Importance of Candida – bacterial polymicrobial biofilms in disease Trends Microbiol, 19 (2011) A.Seghir, Z.Boucherit-Otmani, L. Sari-Belkharroubi, K.Boucherit Infectious risk related to the formation of multi-species biofilms (Candida – bacteria) on peripheral vascular catheters Journal de Mycologie Médicale 27(2017), Pages