Évaluation du biofilm

Jun 04, 2024

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 18669 (2022) Citer cet article

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La formation de biofilm est l’une des principales causes de complications après une intervention chirurgicale en milieu clinique. Dans cette étude, nous avons profilé la capacité de formation de biofilm de divers agents pathogènes associés aux infections périprothétiques sur des surfaces médicalement pertinentes, le polystyrène (PS) et le titane (Ti). Nous avons également exploré comment un facteur de stress environnemental spécifique, le gallate d'épigallocatéchine (EGCG), affectait la formation de biofilm. Premièrement, les tests au rouge Congo ont révélé que tous les micro-organismes formaient des biofilms en 72 heures. Ensuite, les quantités de formation de biofilm sur PS à 24, 48 et 72 h ainsi que sur une plaque de Ti pendant 72 h ont été déterminées. Certains microbes préféraient une surface à une autre, tandis que d’autres microbes formaient des niveaux constants de biofilm quel que soit le matériau de la surface. Staphylococcus lugdunenensis était le plus puissant, tandis que Enterococcus faecalis et Staphylococcus aureus étaient les plus faibles. Les tests d'adhésion bactérienne aux hydrocarbures (BATH) ont indiqué que les capacités de formation de biofilm n'étaient pas directement corrélées à l'hydrophobie de la surface cellulaire (CSH). Enfin, un signal externe, EGCG, a été appliqué pour contester la formation de biofilm de chaque micro-organisme. L'EGCG régule différemment la capacité de chaque micro-organisme, bien que le changement soit cohérent sur toutes les surfaces pour la plupart des agents pathogènes. Cette étude peut aider à mieux comprendre un large spectre d’agents pathogènes associés aux infections périprothétiques par comparaison relative de leurs capacités à former un biofilm.

Les biofilms sont des communautés bactériennes organisées intégrées dans une matrice extracellulaire composée de substances polymères extracellulaires autoproduites telles que des polysaccharides, des protéines, des lipides et de l'ADN1. Divers stimuli incitent les bactéries à former des biofilms sur une surface2 et à se comporter différemment du mode de croissance planctonique3. Des infections bactériennes dangereuses, telles que les infections du site opératoire, sont attribuées à ces bactéries, qui sont protégées des antibiotiques courants4,5. Les bactéries forment en particulier des biofilms sur les dispositifs médicaux tels que les implants, provoquant des infections des voies urinaires associées aux cathéters, des mucites péri-implantaires et des péri-implantites6,7,8. Une meilleure compréhension de la formation du biofilm peut inspirer des stratégies de prévention de ces maladies infectieuses.

Les biofilms peuvent être formés non seulement par des bactéries qui envahissent de l’extérieur mais aussi par des bactéries commensales qui deviennent pathogènes9. Les bactéries commensales protègent l'hôte dans des conditions physiologiques normales de la colonisation et de l'invasion d'agents pathogènes en produisant des antimicrobiens et en rivalisant pour les nutriments ou les sites d'adhésion10 ; cela change dans des conditions pathologiques ou immunologiquement compromises, où ils peuvent favoriser des maladies inflammatoires qui endommagent l'hôte11. Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa sont les deux espèces bactériennes représentatives identifiées comme principales causes de maladies infectieuses graves12. Staphylococcus aureus agit généralement comme un commensal du microbiote humain, présent dans la flore cutanée normale, les muqueuses et l'appareil reproducteur13,14,15. Cependant, cette bactérie peut provoquer diverses maladies allant d’infections bénignes à des maladies potentiellement mortelles. Les souches résistantes aux antibiotiques comme S. aureus résistantes à la méthicilline sont particulièrement problématiques en clinique16. Pseudomonas aeruginosa est un agent pathogène opportuniste parmi les individus immunodéprimés17 ; bien qu'il ne soit pas aussi virulent que S. aureus, P. aeruginosa est le colonisateur le plus fréquent des dispositifs médicaux tels que les cathéters 18. Les staphylocoques à coagulase négative tels que Staphylococcus lugdunensis sont également à l'origine de nombreuses infections articulaires périprothétiques19. Parmi les autres bactéries pathogènes notables associées aux implants médicaux figurent les espèces Streptococcus et Enterococcus20.

Divers mécanismes biologiques régulent la formation du biofilm. Un exemple représentatif est le quorum sensing, qui est la capacité de réguler l’expression des gènes en réponse à la densité de la population cellulaire21. Les caractéristiques structurelles des micro-organismes déterminent également la formation du biofilm22. En effet, le biofilm est le résultat intégré d’une communauté bactérienne qui comprend des facteurs internes et externes. Cependant, chaque microbe qu’il contient peut avoir une capacité unique à former un biofilm en répondant différemment au même signal environnemental. Pourtant, la plupart des études sur les biofilms se sont concentrées sur une ou quelques espèces spécifiques23,24,25. Nous pensons qu’une approche collective est nécessaire pour comprendre de manière globale les comportements d’une communauté bactérienne liés au biofilm. Grâce à cette étude, nous avons testé un large spectre d’agents pathogènes médicalement pertinents pour déterminer leur capacité à former des biofilms et avons tenté de confirmer quels micro-organismes étaient robustes dans la formation de biofilms dans des conditions similaires aux situations cliniques réelles.