Propriétés physiques locales du biofilm et leur rôle dans la dynamique interne de l'édifice sondé par des micro-colloïdes magnétiques insérés. – DynaBiofilm

Les biofilms sont des assemblages bactériens associés aux surfaces qu?elles soient biologiques ou artificielles. Ils se forment par des mécanismes d?adhésion-croissance couplés à la production de polysaccharides extracellulaires qui probablement à la fois protègent et stabilisent l?édifice formé par ces biofilms. Ces structures, très répandues ? c?est le principal écosystème bactérien ? ont un impact socio-économique majeur. On les retrouve à l?origine de problèmes comme la détérioration des surfaces, les contaminations alimentaires, les dérèglements hydrauliques ou les maladies nosocomiales. À l?opposé, ces architectures bactériennes sont aussi exploitées profitablement comme usines de transformation dans un nombre croissant d?applications environnementales ? dépollution de l?eau, décontamination des sols, bioremédiation en général. Ces communautés bactériennes associées aux surfaces ont démontré plusieurs spécificités physiologiques dont l?une, critique, est leur plus grande résistance aux anti-microbiens comparée aux espèces planctoniques. On sait que l?expression génétique au sein de ces structures est altérée et que la croissance de ces cellules en 3D produit de fortes hétérogénéités d?environnement qui sont encore mal connues. On sait aussi que certains facteurs moléculaires, comme des adhésines de surface favorisent le développement de ces assemblages. On a donc une bonne connaissance des composantes moléculaires associées à ce mode de vie. En revanche, on comprend encore mal quels sont les mécanismes qui gouvernent le développement de la structure, l?équilibre de détachement-croissance ou la sociobiologie de l?ensemble lorsque des espèces multiples sont concernées comme c?est toujours le cas dans la nature. Une meilleure connaissance de ces mécanismes serait pourtant très utile pour répondre aux multiples aspects socio-économiques posés par les biofilms. Nous proposons ici un projet fondé sur notre conviction profonde qu?une approche pluri-disciplinaire pourrait faire progresser la compréhension de ces systèmes cellulaires complexes. Nous voulons ici associer les concepts et les méthodes de la matière molle à la génétique du biofilm de manière à étudier cet objet sous un angle nouveau. Notre objectif est de mener à bien une définition et une caractérisation fiable des propriétés physiques du biofilm pour explorer leur rôle dans la dynamique interne de l?assemblage. Nous projetons d?étudier les aspects dynamiques purement physiques ? ceux qui concernent la matière inerte du biofilm, fluides, polymères, nanoparticules artificielles ? et ceux qui concerne le matériel vivant ? c?est-à-dire les cellules elles-mêmes. De façon à évaluer la pertinence des propriétés physiques d?un tel édifice du point de vue biologique, nous étudierons les propriétés physiques en liaison avec les caractéristiques moléculaires que l?on aura maîtrisé grâce aux outils de génétique apportés par le partenaire 2 du projet. Les propriétés physiques seront pour la première fois explorées de l?intérieur de la structure en introduisant dans le biofilm des colloïdes magnétiques micrométriques qui serviront de sondes de force et de rhéologie locales. La dynamique interne sera également caractérisée grâce au suivi de différentes sondes fluorescentes ? petites molécules polaires, polymères hydrophiles, nanoparticules ? également introduites au sein du biofilm. En mettant en ?uvre une nouvelle approche méthodologique, nous pensons pouvoir accéder à l?éclaircissement de la relation qui lie les propriétés physiques du biofilm à ses propriétés moléculaires et à sa dynamique interne, c?est à dire à son fonctionnement biologique intime dans une logique où les propriétés physiques sont combinées aux évènements biochimiques pour produire ce système vivant et sophistiqué. Nous voudrions que ce projet soit l?amorce d?un ralliement à la fois d?expérimentateurs de plusieurs disciplines mais aussi de théoriciens des modèles tournés vers l?étude de la biophysique du biofilm, ralliement que nous souhaiterions initier au cours du projet.