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Institut de physique
Actualités scientifiques
Comment les biofilms se rident-ils ?
Février 2013
Les rides que forment les biofilms, des colonies macroscopiques
de bactéries, sont dues à la présence d’une glue élastique qui
lie les cellules les unes aux autres ainsi qu’aux contraintes
mécaniques apparaissant à l’intérieur du film.
Les biofilms se développent sur toutes les surfaces, solides ou
liquides. Certaines bactéries forment des films d’architecture
complexe pouvant être ridés. Pour comprendre l’origine de ces
rides, une équipe composée de physiciens du Laboratoire de
Physique des Solides - LPS (CNRS / Univ. Paris-Sud) et d’un
biologiste de l’Institut de Génétique et Microbiologie - IGM
(CNRS / Univ. Paris-Sud) a étudié la croissance, la morphologie
et les caractéristiques mécaniques d’une pellicule bactérienne
présentant de telles rides : des Bacillus subtilis flottant sur un
liquide. En mesurant l’élasticité de ce film, les chercheurs ont
montré que les rides sont dues à une instabilité mécanique de
type flambage, analogue à ce que l’on observe dans des films
élastiques sous contrainte mécanique. Ils ont pointé le rôle
essentiel de l’élasticité de la glue qui lie les cellules entre elles
en comparant la croissance de la souche « normale » et d’une
souche mutante de la même bactérie qui ne produit pas de glue.
Ce travail fait l’objet d’une publication dans les Proceedings of
the National Academy of Science.
Placée à la surface d’un substrat liquide nutritif, la bactérie
Bacillus subtilis se développe et couvre au bout de quelques
dizaines d’heures une surface de plusieurs centimètres carrés.
Tant qu’il ne rencontre pas de bord, ce film reste plat. En revanche,
une fois que l’étalement est stoppé par les parois du récipient,
des rides apparaissent. Si l’on reproduit l’expérience avec une
souche mutante de la même bactérie, qui ne produit pas la glue
extracellulaire collant les cellules entre elles, le film ne se ride
jamais. C’est l’élasticité de cette glue qui permet aux bactéries
de former un « tissu » élastique susceptible de se déformer.
Pour en savoir plus, les physiciens ont développé un instrument
spécifique pour mesurer l’élasticité du film formé. Ces mesures,
combinées à une analyse théorique, montrent que le film formé
est assez fin pour réduire fortement la valeur de la contrainte
critique de flambage, et qu’il se développe suffisamment pour
que la contrainte résiduelle générée à l’intérieur du biofilm par la
croissance atteigne cette valeur critique.
En savoir plus
Elasticity and wrinkled morphology of Bacillus subtilis pellicles, M. Trejo1,
C. Douarche1, V. Bailleux1, C. Poulard1, S. Mariot1, C. Regeard2, et E.
Raspaud1, Proceedings of the National Academy of Science (2013)
Contact chercheur
Eric Raspaud, chargé de recherche, CNRS
Informations complémentaires
•
Vue du dessus de la structure d’une pellicule formée par une souche sauvage de
Bacillus subtilis.
www.cnrs.fr
•
1
Laboratoire de Physique des Solides (LPS)
2
Institut de Génétique et Microbiologie (IGM)
Institut de Physique
CNRS - Campus Gérard Mégie
3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16
T 01 44 96 42 53
[email protected]
www.cnrs.fr/inp