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Institue des Sciences et Technologie Département de La Science de la Nature et

Institue des Sciences et Technologie Département de La Science de la Nature et de la Vie thème de l exposée: Le Biofilm bactérien Membre du groupe : Bellaribi abdel-illah responsable du module: Ben bachir asma Dr Lachachi Amraoui amira Benoussad mouloud Année universitaire :2016/2017 REPUBLIC ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de L Enseignement supérieure et de la Recherche Scientifique Centre Universitaire Belhadj BOUCHAIB Ain Témouchent Plan de travail: Introduction Définition du biofilm Quelques exemples de biofilm Le biofilm un mode de vie avantageux La formation du biofilm ( éxemple de Pseudomonas aeruginosa) Pourquoi les bactéries forment-elles des biofilms? Les biofilms dans le secteur médical Les facteur qui favorisent la formation de biofilm Résistance des biofilms aux antibiotiques Les trois mécanismes de résistance du biofilm aux antibiotiques Détection de la formation du biofilm 1. Méthode de plaque de culture de tissus (TCP) 2 -La méthode de tube TM Conclusion Introduction Les surfaces sont d’importants habitats microbiens car les nutriments y sont absorbés. Très souvent les micro-organismes se développent sur des surfaces, incluses dans des Biofilms, qui sont des assemblages de cellules bactériennes fixées sur des surfaces et incluses dans des polysaccharides adhésifs excrétés par les cellules elles-mêmes. Introduction Les communications entre cellules sont critiques dans le développement et le maintien d’un biofilm. L’attachement d’une cellule à une surface constitue un signal pour l’expression de « gènes spécifiques des biofilms » Ces gènes codent des protéines qui synthétisent des molécules de communication intercellulaires et amorcent la formation des polysaccharides. Introduction Définition du biofilm: communauté de microorganismes (bactéries, champignons, etc.) agrégés en microcolonies adhérant sur une surface inerte ou biologique caractérisée par la sécrétion d'une matrice adhésive et protectrice d’exopolymères (Sci Ameri, 1978). Forme de vie existant depuis au moins 3,3 Million d’années, cette forme a une Longue évolution ainsi qu’une très grande adaptation et une très grande résistance. A l’état naturel les biofilms sont des communautés bactériennes au sein des quelles on peut trouver de nombreuses espèces différentes (Ghigo, 2001). On attribue la découverte des biofilms à l’inventeur du microscope, Antoni Van Leeuwenhoek (1632-1723), qui observa vers 1683 avec cet appareil des communautés de micro-organismes à la surface des dents (Donlan, 2002). Introduction Le biofilm est le mode de vie normal des bactéries: Deux modes de vie des organismes unicellulaires : Flottaison libre planctonique « en milieu liquide » Biofilm « en millieu solide » : Serait le mode de vie naturel de la plupart des microorganismes, notamment en milieu hostile  Colonies sur boîtes de Pétri Sa structure et sa physiologie donne aux bactéries ce que l’organisation tissulaire apporte aux cellules des êtres supérieurs. Quelques exemples de biofilm Les biofilms peuvent coloniser tous les environnements (naturels, artificiels, tissus vivants ). •Biofilms naturels: multi-espèces Dans la Plaque dentaire on peut trouver 500 espèces différentes dans la cavité buccale humaine. Écosystèmes naturels : eucaryotes unicellulaires, algues, protozoaires, amibes (biofilm d’eau chaude à Yellowstone, les canalisations, les rideaux de douches) Quelques exemples de biofilm • Biofilms artificiels Multitudes de surfaces colonisées : - Toutes surfaces submergées, environnements aqueux - Tous types de matériaux : inorganiques : verre, minéraux, métaux. organiques : synthétiques et biologiques. Environnement Industriel Médical Cathéter Pacemakers Le biofilm : un mode de vie avantageux Matrice extracellulaire Vie multicellulaire Protection vis-à-vis des conditions environnementales (UV, toxicité métabolique, pH, déshydratation et salinité, tolérance aux antibiotiques pour une concentration donnée) •Persistance. •Communication intercellulaire •Coopération métabolique •Favorisation des transferts horizontaux. Mise en échec du système immunitaire. Sous forme planctonique, les bactéries : •peuvent être éliminées par les mécanismes de défense naturels (anticorps, phagocytes…) •restent sensibles aux antibiotiques. * Antibiotique Enzymes phagocytaires Cellules en biofilm Cellules planctoniques Anticorps Si les conditions sont réunies, les bactéries peuvent adhérer etre elles avant d’être éliminées par les systèmes de l’hôte Elles forment un biofilm notamment sur une surface inerte Cette communauté, sessile, est résistante aux anticorps, aux phagocytes et aux antibiotiques. * Cellules planctoniques Cellules en biofilm Enzymes phagocytaires Antibiotiques Anticorp Le biofilm étant reconnu comme un corps étranger, la réponse immunitaire est activée Les anticorps reconnaissent certains épitopes des bactéries et des molécules sécrétées (TPS, lectines, Cup, …) Les phagocytes sont attirés La phagocytose est inopérante sur le biofilm mais les enzymes phagocytaires sont libérées localement. * Antibiotiques Anticorp Cellules planctoniques Cellules en biofilm Enzymes phagocytaires La réponse immunitaire est inefficace Les enzymes phagocytaires vont endommager les tissus autour du biofilm et entraîner une réponse inflammatoire chronique à Cycle d’autodestruction des tissus Des bactéries planctoniques vont essaimer du biofilm Cette libération peut être la cause d’une dissémination de l’infection et d’une infection aiguë dans un tissu voisin. * Antibiotique Anticorp Cellules planctoniques Cellules en biofilm Enzymes phagocytaires La formation du biofilm(Exemple de Pseudomonas aeruginosa) Attachement initial Adhérence transitoire et Réversible Flagelle Attachement définitif Adhérence forte et Irréversible Pili Type IVa Fimbriae Structures adhésives (cellule/surface) EPS stade de maturation Agrégation en microcolonies EPS Fimbriae Pili Type IVb Lectines Adhésines (cellule/cellule) 2ème stade de maturation Croissance et maturation du biofilm EPS Lectines Rhamnolipides La formation du biofilm : (Exemple de Pseudomonas aeruginosa) Dispersion Production de molécules oxydantes ou azotantes et de Bactériophages Altération interne et de surface des microcolonies (conditions anaérobiques ) Flagelle Pourquoi les bactéries forment-elles des biofilms? Les bactéries forment des biofilms car ce mode de croissance améliore indiscutablement la survie et la croissance des organismes. Au moins quatre raison sont à la base de la formation des biofilms: 1- Les biofilms constituent une sorte de défense, car ils résistent au forces physiques capables d’emporter les cellules non fixées. A la phagocytose des cellules par les défenses immunitaires. Et ils empêchent la pénétration des antibiotiques. Pourquoi les bactéries forment-elles des biofilms? 2- permet aux cellules de rester dans une niche favorable, car les biofilms fixent les cellules bactériennes à un endroit où les nutriments sont souvent plus abondants. 3- permet aux cellules bactériennes de vivre en étroite association les unes avec les autres, comme le cas de P.aeruginosa, cela facilite les communication intercellulaire, et les possibilités d’échanges génétiques sont augmentées. 4- constitue le processus typique de croissance des cellules dans la nature, où les concentrations en nutriments sont loin d’être celles des milieux de culture. Les biofilms dans le secteur médical Les biofilms sont responsables d’un large éventail d’infections chez l’Homme. Plus de 80% des infections bactériennes chroniques sont associées à la présence de biofilms (Hall-Stoodley et al., 2004). Ces derniers peuvent se former à la surface ou à l’intérieur des dispositifs médicaux implantés dans l’organisme (lentilles de contact, cathéter veineux central, sonde endotrachéale, dispositifs intra-utérins, valves cardiaques artificielles, pacemakers, cathéters de dialyse péritonéale, sondes de tympanostomie, sondes urinaires, prothèses vocales…) , 82% des infections nosocomiales sont dues à la présence d’implants médicaux contaminés (Archibald et Gaynes, 1997).  les principales infections liées à la présence de biofilms (Lewis, 2008):  Caries dentaires Gingivites Péritonite Mucoviscidose Otite moyenne (notamment chez l’enfant) Ostéomyélites Prostatites • Sources de ces infections: Sutures Lentilles de contact Sonde urinaire Cathéter veineux central Sonde endotrachéale Sonde de gastrotomie Valve cardiaque artificielle Prothèse orthopédique Broches (ostéomyélite) Les facteur qui favorisent la formation de biofilm La formation de biofilms dépend de plusieurs facteurs : - nombre de cellules présentes, - vitesse du flux du liquide dans lequel se trouve le dispositif, - propriétés physico-chimiques de la surface (Donlan, 2001). - Les cathéters veineux centraux sont les implants médicaux les plus à risque par rapport au développement d’une infection nosocomiale (Klevins, 2005).  Ceci pose de graves problèmes de santé publique puisque les traitements systémiques de routine des patients atteints d’infections de ce type se révèlent le plus souvent inefficaces, souvent difficiles à traiter du fait de leurs propriétés d’antibiorésistance (Figure 1) (Donlan, 2008). Figure 1. Biofilms et infections nosocomiales : pourquoi le traitement médical est souvent inefficace ? (Utili, 2007) Résistance des biofilms aux antibiotiques L’éradication d’un biofilm bactérien pose de gros problème clinique, car l’antibiothérapie active habituellement sur les bactéries à l’état planctonique se révèle bien souvent moins efficace sur des structures organisées en biofilm (Broom et al., 2000 ; Stewart et Costerton ,2001). Au sein d’un biofilm , les bactéries peuvent être jusqu’à 1000 fois plus résistantes que sous une forme planctonique (Donlan,2001 ). Certaines concentrations faibles en antibiotiques stimulent la production d’exopolysaccharides de la matrice et contribuent à accroître son épaisseur (Donlan,; Conley et al ., 2003; Clutterbuck et al., 2007). l’importance de la production de biofilm dans le développement d’infections et de maladies qui confère la résistance à des antibiotiques , par comparaison quantitative de la sensibilité aux antibiotiques de S.epidermidis par éxemple sous la forme sessile et planctonique . Les résultats ont montré que les bactéries productrices de biofilm étaient résistantes aux antibiotiques qui inhibent la synthèse de la paroi cellulaire mais étaient sensibles aux inhibiteurs de la synthèse d’ARN et des protéines , tandis que les cellules planctoniques ont été sensibles pour les deux à la fois. Figure 2. Les trois mécanismes de résistance du biofilm aux antibiotiques (Ghigo ,2005) Les trois mécanismes de résistance du biofilm aux antibiotiques Les mécanismes de résistance habituels, basé sur des modifications enzymatiques, des uploads/Science et Technologie/ expose-le-biofilm-bacterien 1 .pdf