BLANC - Blanc

– BIOPLEASURE

Résumé de soumission

Dans le cadre général de la lutte contre la formation des biofilms, l'amélioration de la sécurité, qu'elle soit alimentaire ou médicale, devient un pré-requis indispensable, nécessairement couplé à la maîtrise de l'hygiène des surfaces. La conception et l'optimisation de matériaux antiadhésifs visant à prévenir ou, tout au moins, à contrôler le développement initial des bactéries et/ou des levures et des champignons semblent ainsi être devenues l'un des enjeux actuels majeurs de l'industrie, dans divers secteurs d'application (agro-alimentaire, biomédical et santé…). Dans ce contexte, les procédés de traitement de surfaces par plasma froid apparaissent comme une alternative intéressante à la chimie traditionnelle pour modifier et/ou fonctionnaliser une surface solide. Ils peuvent être définis comme «propres, sobres et sûrs» avec, en outre, une facilité de contrôle et d'extrapolation à plus grande échelle. Le présent projet s'inscrit dans la problématique de la lutte contre les biofilms et porte plus précisément sur la modification par procédé plasma de trois types de surface solide (acier inoxydable, titane et polymère), les retombées attendues pouvant concerner l'industrie agro-alimentaire ou le domaine biomédical. Le traitement choisi consiste à déposer par plasma, en une seule étape et de manière contrôlée, un film composite combinant les propriétés potentiellement anti-adhésives d'une matrice organosiliciée et l'action antimicrobienne de l'argent, en augmentant sa réactivité chimique via son inclusion sous forme de nanoparticules. Ce travail se positionne dans la dynamique en plein essor des nanotechnologies et des nanomatériaux. Trois microorganismes cible ont été sélectionnés : deux bactéries (Escherichia coli, gram – et Staphylococcus aureus, gram +) et une levure (Saccharomyces cerevisiae). Le programme prévisionnel peut être décliné de la manière suivante : (i) la définition des conditions opératoires au sein du réacteur plasma permettant d'optimiser le revêtement (composition, propriétés anti-adhésives et/ou biocides, résistances chimique et mécanique, durabilité, relargage d'argent) et (ii) la quantification de l'efficacité du film vis-à–vis de la réduction de l'adhésion microbienne (comparaison surface native/surface modifiée par plasma). Pour ces expérimentations, une chambre à écoulement cisaillé sera mise en œuvre dans des conditions environnementales (hydrodynamique, milieu salin,…) réalistes. En parallèle, des essais en microscopie confocale seront réalisés, afin de quantifier les effets à long terme sur un biofilm mature. De manière complémentaire, il s'agira d'analyser les mécanismes impliqués dans la réduction de l'adhésion (relargage d'argent, effet antimicrobien ou purement anti-adhésif, mode d'action de l'argent sur les enveloppes cellulaires), en relation étroite avec les propriétés de surface des microorganismes sélectionnés. La cinétique de relargage d'argent sera notamment mesurée par ICP-OES. Enfin, la toxicité du film sera évaluée en ciblant des lignées cellulaires animales spécifiques. Il est également envisagé de mettre au point puis de valider une stratégie alternative de modification de la surface solide. Ce projet multidisciplinaire s'appuie nécessairement sur la caractérisation fine des surfaces nanostructurées ainsi conçues, à l'état natif puis après utilisation, ce qui requiert la mise en œuvre d'outils d'analyse à l'échelle nanoscopique (XPS, FT-IRRAS, AFM, ToF-SIMS, spectroscopie de fluorescence X). L'originalité du projet est d'adopter une démarche interdisciplinaire intégrative, alliant différents concepts, outils et méthodologies complémentaires, avec la nécessité de satisfaire les contraintes inhérentes aux systèmes biologiques, qu'ils soient procaryotes ou eucaryotes. L'association de savoir-faire techniques et scientifiques dans des domaines aussi divers que l'ingénierie par procédé plasma, la caractérisation fine des surfaces et la microbiologie est un atout indéniable par rapport à la problématique posée. Pour décliner le projet dans toutes ses facettes, un consortium en parfaite synergie a été créé, incluant trois partenaires académiques : le LAPLACE (Dr. P. Raynaud - procédés de dépôt plasma), le LISBP (Dr. M. Mercier-Bonin - adhésion microbienne, biofilm, effets toxiques) et le LPCS (Pr. P. Marcus - caractérisation des surfaces à l'échelle nanoscopique). Le 4ème partenaire, Arcelor-Mittal, sera quant à lui en charge des aspects relatifs aux possibilités d'extrapolation du procédé pour des applications ciblées.

Coordination du projet

Patrice RAYNAUD (Université)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 480 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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