La physique de la nucléation du biofilm bactérien – PHYBION

La plupart de nos connaissances sur les bactéries proviennent d'études sur des cellules nageuses indépendantes. Pourtant, la plupart des bactéries sur terre se trouvent dans des communautés agrégées non mobiles, appelées biofilms, qui ressemblent peu à leurs homologues mobiles. Les biofilms sont extrêmement résistants aux antibiotiques, extrêmement difficiles à éradiquer, et sont impliqués dans d'importants défis mondiaux, des infections mortelles et résistance antimicrobienne à la salubrité des aliments et à la sécurité de l'eau.

Selon le paradigme actuel, les biofilms commencent lorsqu'une cellule mobile adhère et détecte une surface, déclenchant un changement de "mode de vie". Mais, cette étape cruciale de la nucléation reste mal comprise : quel signal mécanochimique sous-tend la détection de surface ? De plus, de nombreux biofilms naturels, dont beaucoup provoquent des infections chroniques, existent en l'absence de substrat, ce qui suggère que les biofilms peuvent se nucléer via de multiples mécanismes. La nucléation peut-elle être comprise, non comme un interrupteur biochimique d'un individu, mais comme un comportement émergent des colloïdes actifs ?

Ce projet permettra de découvrir les mécanismes physiques d'initiation du biofilm dans une large gamme de micro-environnements : i) l'interface liquide-solide, ii) en suspension liquide et iii) l'interface liquide-air. En utilisant une approche novatrice et une combinaison unique de techniques biophysiques telles que la microscopie holographique, la microscopie à feuille de lumière, les pincettes optiques et la rhéologie, les événements de nucléation rares et la réponse physiologique résultante sera capturée avec une haute résolution.

La pandémie nous a rappelé le rôle des aérosols respiratoires dans la transmission des agents pathogènes. Les bactéries aussi peuvent être transmises via les aérosols, et je propose que les biofilms jouent ici un rôle négligé : la physicochimie unique et extrême d'un aérosol qui s'évapore peut déclencher la nucléation d'un micro-biofilm qui protège les bactéries à l'intérieur. En important des outils de la physico-chimie atmosphérique, ce projet révélera également l'impact de la dynamique des aérosols et le rôle des biofilms sur la survie des bactéries dans les aérosols.