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LES BIOFILMS N'ONT QU'À BIEN SE TENIR

Michel Le Toullec

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LES BIOFILMS N'ONT QU'À BIEN SE TENIR

Un biofilm est une communauté de micro-organismes (bactéries, champignons...) adhérant entre eux et à une surface, avec production d'une matrice adhésive et protectrice.

© D.R.

La société clermontoise Biofilm Control lance un outil pour évaluer l'aptitude de micro-organismes à former des biofilms et pour sélectionner des molécules capables de les contrer.

Lauréate en 2004 du Concours national d'aide à la création d'entreprises de technologies innovantes, la société Biofilm Control (Clermont-Ferrand, Puy-de-Dôme) commercialise aujourd'hui le résultat de ses travaux. Comme son nom l'indique, la start-up se consacre au contrôle des biofilms, ces tapis de micro-organismes qui causent bien des soucis dans le milieu médical, en agroalimentaire ou dans les réseaux de distribution d'air et d'eau.

L'entreprise lance un procédé, le BioFilm Ring Test, pour évaluer l'aptitude des micro-organismes présents dans ces secteurs à former des biofilms et pour sélectionner des molécules capables d'inhiber ou de retarder leur formation. Par rapport aux méthodes classiques, cette méthode a tout d'une rupture technologique. « Nous sommes plus rapides, plus précis et plus simples », résume Thierry Bernardi, PDG de l'entreprise.

Des micro-organismes particulièrement tenaces

Le biofilm représente une structure bien particulière dans le domaine du vivant. On le décrit comme une « communauté de micro-organismes (bactéries, champignons, algues ou protozoaires) adhérant entre eux et à une surface, et marquée par la sécrétion d'une matrice adhésive et protectrice ». Les biofilms sont généralement observés dans les milieux aqueux ou exposés à l'humidité. Ils se développent sur n'importe quel type de surface, naturelle ou artificielle. Dans l'industrie, on en trouve dans les canalisations ou les équipements de process et, dans le médical, sur les prothèses ou les cathéters. Or, sous forme de biofilms, les micro-organismes sont particulièrement tenaces car ils opposent une résistance accrue aux différents traitements (désinfectants ou antibiotiques, selon le milieu).

Le principe du BioFilm Ring Test consiste à suivre la formation de biofilms par les micro-organismes. Ce test présente d'abord l'atout d'utiliser un support standard en laboratoire : la microplaque à 96 puits. « Une solution bactérienne est déposée dans les puits en question et associée à une suspension de billes magnétisables, explique Thierry Bernardi. Lorsqu'un aimant y est présenté, les billes sont attirées vers lui et s'amassent en un point. Le principe du test consiste alors à suivre l'immobilisation de ces particules au fur et à mesure qu'un biofilm se développe » (voir schéma). La lecture du fond des puits des microplaques se fait alors sur un lecteur spécifique conçu par Biofilm Control : le lecteur BFC. L'analyse d'images à l'aide du logiciel BFC Elements génère alors un Indice BioFilm (BFI).

Grâce au suivi de l'indice BFI, les chercheurs identifient, en moins de 24 heures, les micro-organismes susceptibles de former des biofilms, contre plusieurs jours actuellement. Cet outil leur permettra aussi de tester les micro-organismes pathogènes et de découvrir de nouvelles molécules capables de lutter contre.

La méthode est simple puisqu'elle ne fait intervenir ni lavage ni coloration, contrairement à la technique utilisant le cristal violet. Par ailleurs, elle est rapide (la lecture se fait en deux minutes), capable de fonctionner à haut débit (1 000 tests par jour) et est en plus automatisable. « Nous avons trois brevets sur ce procédé, reprend le PDG. Sur le principe du test avec billes magnétiques, sur la technique de lecture et sur un antibiogramme, test de sensibilité aux antibiotiques, spécifique biofilm. »

Le BioFilm Ring Test répond en particulier à la problématique des biofilms dans le milieu médical. On frémit quand on sait que leur présence a déjà été observée sur les seringues, cathéters, prothèses et autres matériels de suture... Les bactéries Staphylococcus et Pseudomonas représentent la cause majeure d'infections nosocomiales, dont on évalue à 750 000 le nombre de cas en France par an (et 4 200 décès). Les traitements antibiotiques classiques révèlent une efficacité parfois quasiment nulle contre ces biofilms. L'approche de la société Biofilm Control ouvre alors la voie au développement de nouvelles molécules actives spécifiques.

Des traitements préventifs et curatifs

Les risques sanitaires liés à la présence de biofilms sont également très sensibles dans les industries agroalimentaires, en particulier dans la transformation de la viande et du lait. En France, sur une moyenne de 500 000 intoxications alimentaires par an, 400 sont mortelles. La salmonelle est responsable de 80 % de ces décès, les 20 % restant étant attribués à la listéria. « Le problème est que, vis-à-vis des biofilms, les moyens de décontamination sont souvent inopérants, reprend Thierry Bernardi. Il suffit qu'une partie du film subsiste après le traitement pour qu'il se reforme. » Le BioFilm Ring Test constitue, dans ce cadre, un moyen rapide d'étudier le mode de croissance des biofilms et d'étudier l'impact de nouvelles molécules contre ces structures tenaces.

Autre secteur concerné : la distribution d'air et d'eau. Le terme qui vient tout de suite à l'esprit est légionellose, maladie liée à la présence de légionelle sous forme de biofilms dans les systèmes de climatisation ou les tours aéroréfrigérantes. Cette pathologie touche plus de 1 500 personnes par an en France. La solution de Biofilm Control représente alors un outil dans le cadre des recherches de traitements préventifs et curatifs spécifiques.

Enfin, s'ils ne posent directement pas de problème de santé publique, les biofilms sont connus pour envahir l'industrie navale (on parle alors de "fouling"), principalement au niveau des coques des bateaux. Des solutions anti-fouling existent certes pour traiter les surfaces en question, mais elles font intervenir des substances toxiques (métaux lourds) susceptibles d'être relarguées dans le milieu marin et de le contaminer. D'où l'intérêt de l'approche de Biofilm Control pour la recherche de molécules antiadhésives moins nocives pour l'environnement.

l'impact

La problématique des biofilms concerne : > Le milieu médical : pathologies nosocomiales au contact des dispositifs médicaux ; > L'environnement : légionelloses issues des tours de réfrigération ; > L'agroalimentaire : toxi-infections par salmonelle, listeria... ; > La construction : corrosion des tuyaux, dégradation des matériaux ; > L'industrie navale : colonisation des coques ("fouling").

TROIS ÉTAPES POUR SUIVRE LA "BIOFILMABILITÉ"

Une solution bactérienne est déposée dans les puits d'une microplaque, associée à une suspension de billes magnétisables. Ensuite vient la lecture, en fonction du temps, du fond des puits à l'aide du lecteur BFC et l'analyse d'images avec le logiciel BFC Elements.

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