1-Preface Biofilms Enjeux et valorisation

Biofilms : implication française dans la production
d’articles scientifiques et de brevets
Thématique variée et enjeux industriels
Les microorganismes sont omniprésents dans l’environnement et il est maintenant
largement admis, qu’en conditions naturelles, ils se développent majoritairement au niveau
des interfaces sous la forme de communautés multicellulaires appelées biofilms. Il existe de
nombreuses définitions pour le terme biofilm. Dans cette préface, le biofilm sera défini
comme un ensemble de microorganismes, enchâssés dans une matrice de polymères
organiques, colonisant les interfaces sous la forme de films ou d’agrégats.
Ce mode de développement a des conséquences importantes sur la physiologie et la
survie de ces microorganismes. Il a été montré que les microorganismes se développant
sous la forme de biofilm (forme sessile) ne présentent pas le même comportement que les
microorganismes libres en solution (forme planctonique). Cela entraine des conséquences
sur leur métabolisme, leur résistance aux biocides et, pour certains, leur virulence. Les
microorganismes constituant habituellement les biofilms peuvent également coopérer pour
améliorer leur survie (utilisation des produits de dégradation d’autres espèces, quorum
sensing
1
, transfert de gènes de résistance…).
Il est possible de retrouver des biofilms dans quasiment tous les écosystèmes
présents à la surface de la Terre et dans tous les secteurs d’activité développés par l’homme
(santé, environnement, procédés industriels...). Ainsi, la figure 1 présente de façon
schématique plusieurs exemples de l’implication des biofilms dans la société. Cette
représentation montre que la recherche et le développement (R&D) sur les biofilms
touchent de nombreux domaines d’activité et que les biofilms sont importants aussi bien par
leurs effets négatifs (contamination d’implants, biocorrosion, colmatage…) que pour leurs
effets positifs (dépollution, production de molécules…). Il est bien connu que les biofilms
induisent des problèmes de santé publique et sont responsables de milliards d’euros de
pertes dans l’industrie
2
. Néanmoins, ils sont également utilisés par l’homme dans de
nombreux processus comme ceux permettant de dégrader les polluants.
1
Le quorum sensing est le nom donné à un moyen de communication entre les bactéries qui leur permet
d’adapter l'expression de leurs gènes en fonction de la densité bactérienne.
2
La biocorrosion, le colmatage, la contamination des aliments et les infections sont parmi les conséquences
négatives les plus couteuses de la présence de biofilms.

FIGURE 1 : CLASSIFICATION NON-EXHAUSTIVE DE L’IMPLICATION DES BIOFILMS EN FONCTION DES
DOMAINES D’ACTIVITES.
Cette représentation en fonction des domaines d’activités ne met pas en évidence les
enjeux communs à cette thématique. Or, les différents sujets présentés dans la figure 1
partagent des concepts communs et peuvent bénéficier d’un échange d’expériences (par
exemple, la prévention de la colonisation par greffage peut s’appliquer à plusieurs domaines
d’activités). La figure 2 illustre une autre organisation de la thématique biofilm et met en
évidence les enjeux communs à cette thématique.
FIGURE 2 : REPRESENTATION SCHEMATIQUE DES SUJETS DE R&D ET DES ENJEUX LIES A LA
THEMATIQUE BIOFILM.
Les activités de recherche fondamentale sont essentielles à la compréhension des
phénomènes biologiques et physico-chimiques entourant le développement des biofilms.
Dans un second temps, les connaissances et les méthodes acquises doivent permettre de
répondre à quatre enjeux essentiels de la gestion des biofilms : Utiliser, Prévenir, Eliminer,
Mesurer.

Recherche et Innovation dans un contexte mondial et européen
Malgré l’importance économique des biofilms, les premiers travaux de recherche ont
vraiment débuté vers la fin des années 80. Comme le montre la figure 3, le nombre de
publications internationales contenant le mot « biofilm » continue d’augmenter de manière
importante (> + 12 % par an) avec 3246 publications en 2010
3
.
FIGURE 3 : NOMBRE ANNUEL DE PUBLICATION SCIENTIFIQUE SUR LA THEMATIQUE BIOFILM ENTRE
1988 ET 2010 (ARTICLES TOTAUX , ARTICLES D’ORIGINE FRANÇAISE ).
La figure 4 représente la proportion mondiale
d’articles publiés annuellement par les trois pays, ou
association de pays, les plus actifs dans la thématique.
En considérant le nombre d’article scientifiques
publiés sur la thématique biofilm, l’Europe
4
est le lieu
de recherche le plus actif entre 2000 et 2010 (39,9 %),
suivie par les États-Unis (28,2 %) et la Chine (5,9 %).
3
Ont été considérées comme appartenant à la thématique biofilm les publications recensées sur la base
« ScienceDirect » et intégrant les mots « biofilm » ou « biofilms » dans le titre, le résumé ou les mots
clés.
4
Ont été pris en compte les pays membres de l’Union Européenne en 2000 : Allemagne, France, Italie,
Pays-Bas, Belgique, Luxembourg, Royaume-Uni, Danemark, Irlande, Grèce, Espagne, Portugal, Suède,
Autriche, Finlande.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Nombre de publication scientifique
annuelles
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Europe Etats-Unis Chine
Proportion par rapport aux
articles mondiaux (en %)
Figure 4 : Origine des articles publiés
entre 2000 et 2010 sur les biofilms.

0
5
10
15
20
25
Proportion par rapport au total
européen (en %)
En 2010, avec 1231 articles, l’Europe est la source de 37,9% des articles scientifiques,
les États-Unis et la Chine viennent juste derrière avec environ 27,5 % et 9,3 %
respectivement. Les autres pays représentent, individuellement, moins de 5 % des
publications mondiales (résultats non montrés).
Une analyse plus détaillée des contributeurs européens révèle que, avec 12,7 % des
publications européenne, la France fait partie des pays les plus impliqués, juste derrière le
Royaume-Uni (20,7%) et l’Allemagne (19,5 %) (Figure 5).
La France possède donc un rôle non négligeable dans la recherche européenne sur
les biofilms. Cependant, le nombre de publications générées par des établissements français
est stabilisé depuis 2007 à environ 150 publications par an soit environ 4,6 % (en 2010) des
publications internationales (figure 3). L’activité de recherche française sur la thématique
biofilm a connu pendant quelques années un certain ralentissement.
Les structures les plus actives au niveau de la recherche sur les biofilms, entre les
années 2000 et 2010, sont présentées dans le tableau 1.
Figure 5 : Origine des articles européens sur les biofilms publiés
entre 2000 et 2010

TABLEAU 1 : PUBLICATIONS EN FONCTION DE L’ORGANISME ENTRE 2000 ET 2010
Monde
France
Organismes
Publications
Organismes
Publications
Université du Montana
(États-Unis)
290
CNRS
93
Université technique du
Danemark (Danemark)
241
INRA
73
Université de São Paulo
(Brésil)
204
Institut Pasteur, Paris
58
Université de Minho
(Portugal)
137
Université Claude
Bernard Lyon 1
47
Centre hospitalier
universitaire de Groningue
(Pays-Bas)
130
Cemagref
42
Université technique de
Munich (Allemagne)
126
Université Pierre et
Marie Curie
35
Université de Gand
(Belgique)
125
Université de Rouen
34
Université de Washington
(États-Unis)
120
Inserm
33
Au sein de la classification mondiale, la première position est détenue par
l’Université du Montana, aux Etats-Unis. Cette université est le siège du « Center for Biofilm
Engineering ». Ce centre, qui a bénéficié en 1990 d’une aide de 7,5 millions de dollars, a
réussi à devenir le principal leader dans la thématique biofilm en rassemblant autour de
l’Université du Montana de nombreux industriels tels que BASF, Dow, Colgate-Palmolive,
Kane biotech, Novozyme, Steris
5
...
Parmi les huit premiers établissements en nombre de publications, cinq
appartiennent à des pays de l’Union Européenne ce qui confirme la place importante de
l’Europe dans la recherche sur les biofilms. Le premier établissement français est le CNRS, à
5
Ces informations sont disponibles sur le site du CBE : http://www.biofilm.montana.edu/