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Biofilm


Biofilm

Le mode de vie en biofilm est l’un des deux modes de comportement des organismes unicellulaires, l’alternative étant la flottaison libre de type planctonique dans un médium liquide, voire solide. Le biofilm serait le mode de vie naturel de nombreux micro-organismes.

Les biofilms sont surtout observés dans les milieux humides. Ils se développent sur tout type de surface naturelle ou artificielle, minérale (roche, interfaces air-liquide…) ou organique (peau, tube digestif des animaux, racines et feuilles des plantes), industrielle (canalisations, coques des navires) ou médicale (prothèses, cathéters), Il est possible à un biofilm d’adhérer sur des matériaux anti-adhésifs comme le téflon. Dans des conditions optimales de croissance, un biofilm peut devenir macroscopique, jusqu’à atteindre le mètre d’épaisseur.

Ils sont homogènes si composés d’une seule espèce, sinon hétérogènes avec parfois hétérogénéité structurelle avec des différentiations géographiquement marquées en termes de de populations d’organisme mais aussi de gradients de de pH, de teneur en oxygène, avec des structures évoquant parfois des pores, canaux, écailles, couches, dures ou souples pouvant évoquer une peau ou superorganisme autonome ou symbiote de son hôte ;

La biodiversité intrinsèque d’un biofilm permet des synergies bactériennes ou fongobactériennes qui améliorent sa résistance à certains facteurs de stress, dont aux antibiotiques.

Les biofilms naturels sont composés d’algues et de bactéries pour les surfaces éclairées ou exondées, mais sont quasi-exclusivement constitués de bactéries (dont photosynthétiques) et de champignons au sein du biofilm qui colonise les sédiments ainsi que les feuilles ou les bois immergés.

Les espèces les mieux étudiées sont Escherichia coli et Salmonella enterica, avec des souches chlororésistantes produisant des biofilms sur substrats lisses (inox ou verre) et même antiadhésif (Téflon).

Les biofilms développent une résistance plus élevée que les cultures planctoniques des mêmes souches, face au peroxyde d’hydrogène, au chlore ou à des désinfectants à base d’ammonium quaternaire

Presque tous les micro-organismes ont des mécanismes d’adhérence aux surfaces et/ou les uns aux autres et ou avec les cellules symbiotes, et ou avec des cellules qu’ils doivent infecter pour survivre. Ils peuvent s’intégrer à un biofilm en formation créé par d’autres espèces, de même qu’ils peuvent, plus ou moins facilement, se détacher du biofilm sous l’action des forces mécaniques ou chimiques de l’environnement.

L’adhésion se fait par : fimbriae, pili, curli, impliquant différentes protéines (adhésines), cellulose, un biofilm peut abriter plusieurs espèces différentes, et éventuellement être plus résistant, à l’érosion mécanique, détergents et désinfection. Ainsi des souches de E. coli (dont de E. coli O157 : H7) ne formant pas spontanément de biofilms peuvent survivre dans des biofilms générés par d’autres souches.

Seuls quelques biofilms sont composés d’un seul type d’organisme, les biofilms naturels abritent souvent de nombreux types de micro-organismes : bactéries, protozoaires et/ou algues, chaque groupe avec des fonctions métaboliques spécialisées, au profit de la résistance de la communauté constituée par le biofilm.

La matrice du biofilm en dehors des organismes comporte de l’eau, des excrétats et déchets métaboliques avec des polysaccharides, (peptidoglycanes, cellulose) voire des lipides et protéines. Elle est produite par les micro-organismes et/ou leur hôte (peau humaine). Elle est assez résistante pour parfois permettre la fossilisation (à l’origine des premiers processus de vie coloniale et récifale) et joue un rôle de barrière physique contre l’entrée des agents antimicrobiens, détergents et antibiotiques.

La diversité des espèces vivantes du biofilm est importante, permet une synergie qui améliore l’adaptabilité par rapport à ce qu’elle serait pour une espèce seule, en particulier face à un stress externe (chaud, froid, pH…), les biofilms sont plus stables, plus résistants et se protègent mieux contre l’invasion par d’autres bactéries ou divers quand ils abritent une diversité d’espèces et de groupes de micro-organismes.

Les germes d’un biofilm ont des propriétés différentes, de celles des germes flottants de la même espèce. Dans un biofilm l’expression génétique des bactéries est modifiée. Cet environnement d’échanges de matériel génétique permettant le transfert d’informations est donc propice à l’acquisition de nouveaux caractères.

 

Sur la peau ou à l’intérieur des organismes les biofilms bactériens ont souvent un rôle protecteur et accidentellement destructeurs ; Des biofilms pathogènes sont impliqués dans une large gamme de maladies infectieuses : 65 % des infections de l’Homme dans les pays développés sont causées ou entretenues par des biofilms, et plus de 80 % des infections bactériennes chroniques le sont. Certaines maladies (ex : mucoviscidose) ou de mauvaises conditions environnementales favorisent la formation de biofilms source d’infections et surinfections.

Des biofilms peuvent aussi se développer sur des surfaces « inertes » du corps humains : les dents où ils forment la plaque dentaire ; mais aussi sur des prothèses (ce qui justifie les très strictes conditions des opérations d’implantation de celles-ci), ou des séquestres osseux. Toute bactérie (même considérée comme n’étant pas pathogène en général) peut y former un biofilm et causer des fièvres (avec bactériémie) périodiques lors des phases de dispersion.

 



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