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Introduction à la notion de biofilm
La bactériologie médicale s’intéresse aux bactéries pathogènes alors que la bactériologie environnementale
étudie les bactéries présentes dans le cycle de la matière.
A l’état naturel, les bactéries sont surtout présentes sous forme de film, de tapis, de colonie mais très
rarement sous forme de cellule unique.
La plupart des études ont été menées sur des souches pures pathogènes en suspension, c’est-à-dire sur un
état qui n’est qu’un état intermédiaire dans la vie des bactéries. Mais dans la suspension bactérienne, on peut
trouver des bactéries planctoniques, c’est-à-dire celles qui nagent dans le milieu, et des bactéries sessiles en plus
petit nombre qui sont fixées sur le support.
I- Les formes de vie des microorganismes
A- Planctonique – unicellulaire
Il s’agit de la forme la plus étudiées aujourd’hui chez les bactéries. Certaines des bactéries planctoniques
unicellulaires sont capables de sporuler.
B- Planctonique – multicellulaire
Certaines bactéries ont une capacité d’auto-agrégation en milieu liquide, elles forment une structure
multicellulaire en amas. Escherichia coli peut se trouver sous cet état. Ces structures sont visibles à l’œil nu.
C- Sessile – multicellulaire
Les bactéries planctoniques multicellulaires se retrouvent sous forme sessile
multicellulaire lorsqu’elles sont placées dans des milieux différents. Il s’agit d’un état fixé
sur un solide ou au niveau d’une interface. Quelques bactéries (Myxococcus) se
répandent grâce à un fruiting body (photo ci-contre). D’autre forment des pellicules sur
les rochers qui sont extrêmement visqueuses.
Cette forme de vie permet de survivre à – 40°C ou à 120°C. C’est un important moyen de défense.
II- Microbiologie des surfaces
A- Les biofilms
Un biofilm est un agrégat de micro-colonies bactériennes fixées à un support et engluées dans leurs propres
exopolymères formant une matrice extracellulaire. Certains ont la forme de champignons dont la tête contient les
bactéries. Cette forme permet de faire circuler un courant sous la tête et donc permet un approvisionnement
constant en nutriment et une bonne élimination des déchets.
Tous les microorganismes forment des biofilms.
B- Comment se forme un biofilm ?
La bactérie étudiée ici est Pseudomonas aeruginosa. Il s’agit d’un bacille Gram- à ciliature polaire possédant
de nombreux facteurs de virulence. Il est responsable de la mucoviscidose et de 10% des maladies nosocomiales.
1- Film de conditionnement
Les nutriments s’adsorbent aux surfaces. Au niveau de ces dernières, le milieu peut être considéré comme
un milieu riche. Il se peut que ce film neutralise les répulsions électrostatiques et qu’il existe un chimiotactisme vis-à-
vis de celui-ci.

2- Détection de la surface
Les bactéries libèrent des molécules signales, par exemple des protons. Lorsqu’elles s’approchent d’une
surface, la concentration en ces molécules cibles augmente. Cette augmentation est détectée par la bactérie.
3- Approche de la surface
Les bactéries sédimentent ou détecte un chimiotactisme. Elles peuvent utiliser leur appendice de motilité
(motilité = déplacer par soi-même, mobilité = déplacer par n’importe quoi).
4- Adhérence à la surface
La surface des bactéries est chargée négativement. Les cations bivalents forment des ponts. Elles peuvent
utiliser leur flagelle. Une fois sur la surface, la bactérie perd son flagelle et synthétise des pili. D’autres bactéries se
fixent à la première adhérée puis la micro-colonie se déplace jusqu’au point final de la colonisation.
5- Adhésion irréversible à la surface
Il y a excrétion de polysaccharides. Chez P. aeruginosa il s’agit de l’alginate. La matrice est formée, elle
contient 98% d’eau.
6- Maturation du biofilm
La structure devient hétérogène car les bactéries centrales et extérieures n’ont pas le même accès aux
nutriments, à l’oxygène… Le Quorum Sensing permet de détecter le nombre de bactéries pour ne pas dépasser un
certain nombre.
7- Dispersion du biofilm
Cette dispersion est due à un phénomène physique ou à une induction. Les biofilms représentent des
réservoirs à pathogènes. Ils résistent à de nombreux traitements.
III- Caractérisation des bactéries sessiles
Elles possèdent une grande résistance aux biocides. La matrice forme une barrière physique et chimique
pour les molécules. Elle contient également des enzymes de protection (β-lactamases). La matrice contient de l’ADN
excrété qui joue un rôle de résistance face aux antibiotiques.
Il existe une sous-population appelée « Persister Cells » qui est en dormance. Comme elles sont
métaboliquement inactives, les antibiotiques n’ont pas d’effet sur elles. Elles représentent 1% de la population.
IV- Technique d’étude des biofilms
Le microscope confocal. Il est possible de quantifier l’état d’un biofilm grâce au cristal violet ou le Ring Test
(piégeage d’une bille magnétique).