Les boucliers invisibles des micro-organismes
Les biofilms sont partout, que ce soit sur nos dents, dans les égouts ou sur les implants médicaux. Il s’agit de communautés complexes de micro-organismes qui adhèrent aux surfaces et sont entourés d’une couche protectrice de mucus. Ces structures sont hautement organisées et disposent de mécanismes de protection étonnants.
Qu’est-ce qu’un biofilm exactement ?
Un biofilm est un amas de micro-organismes, principalement des bactéries, qui sont intégrés dans une matrice qu’ils produisent eux-mêmes à partir de substances polymères extracellulaires (EPS). Cette matrice est principalement composée de polysaccharides, de protéines, de lipides et d’ADN. Elle sert à la fois à la cohésion et à la protection de la communauté microbienne.
Les biofilms peuvent se former aussi bien sur des surfaces biologiques qu’inertes. On en trouve par exemple sur la surface des dents, les lentilles de contact, les conduites d’eau, les emballages alimentaires ou les réservoirs d’eau.
Comment se forme un biofilm ?
La formation d’un biofilm se déroule en plusieurs phases et aboutit à un cycle.
1. Adhésion :
Des micro-organismes individuels se fixent à une surface appropriée à l’aide de protéines spécialisées ou de structures telles que les pili.
2. Colonisation :
Les cellules commencent à se diviser et communiquent entre elles via des molécules appelées « quorum sensing » afin de coordonner leur comportement.
3. Formation d’une matrice :
Les micro-organismes produisent la matrice EPS qui stabilise et protège le biofilm.
4. Maturation :
Des structures tridimensionnelles complexes se forment. Elles sont dotées de canaux pour le transport des nutriments, comparables à un tissu primitif.
5. Détachement :
Des parties du biofilm ou des cellules individuelles se détachent pour coloniser de nouveaux sites.
Quelles sont les fonctions protectrices du biofilm ?
La matrice EPS est bien plus qu’un simple « mucus ». Elle agit comme un bouclier protecteur contre les influences extérieures.
Les bactéries présentes dans le biofilm sont souvent jusqu’à 1000 fois plus résistantes aux antibiotiques que les cellules libres (planctoniques). Cela s’explique notamment par la pénétration limitée des principes actifs, la modification du métabolisme des bactéries et des adaptations génétiques.
- Protection contre le système immunitaire :
Les cellules immunitaires ont beaucoup plus de mal à reconnaître et à combattre les structures du biofilm. - Résistance au stress environnemental :
Les biofilms offrent une protection contre les rayons UV, les fluctuations du pH, les désinfectants et le dessèchement. - Communication et coopération :
Grâce au quorum sensing, les micro-organismes présents dans le biofilm peuvent développer des stratégies de défense communes.
Pourquoi les biofilms sont-ils un problème ?
Dans les conduites d’eau industrielles et domestiques, des biofilms se forment fréquemment et se fixent sur les parois internes des tuyaux. Ces biofilms sont non seulement problématiques d’un point de vue hygiénique, mais ont également des conséquences techniques et économiques.
D’une part, ils favorisent la croissance d’agents pathogènes tels que Legionella pneumophila ou Pseudomonas aeruginosa, qui peuvent se détacher du biofilm et se propager dans l’eau. D’autre part, ils peuvent entraîner de la corrosion, des obstructions des tuyaux et une augmentation de la consommation d’énergie en raison de l’obstruction du débit. De plus, les biofilms sont difficiles à éliminer, car ils sont extrêmement résistants à certains désinfectants et à de nombreux procédés de nettoyage.
La température de l’eau est un facteur souvent sous-estimé : de nombreux micro-organismes se développent particulièrement bien entre 20 et 50 °C, une température que l’on retrouve dans de nombreux systèmes d’eau chaude. Les légionelles, en particulier, y trouvent des conditions optimales. En principe, les températures supérieures à 60 °C tuent les germes, mais la matrice protectrice du biofilm peut partiellement les isoler de la chaleur. Les bactéries survivent alors à l’intérieur.
La chaleur estivale comme risque supplémentaire
Le problème peut s’aggraver en été. L’eau stagnante dans les canalisations rarement utilisées (par exemple dans les écoles, les hôtels, les appartements de vacances) atteint rapidement des températures critiques dans les tuyaux. Ces « zones chaudes » dans le système de tuyauterie favorisent considérablement la formation de biofilms, en particulier lorsque l’eau ne circule pas pendant une longue période. Les légionelles et autres germes pathogènes peuvent se multiplier rapidement dans ces zones chaudes et stagnantes et être inhalés sous forme d’aérosols lors de la prochaine utilisation de l’eau.
Conclusion : les biofilms – des aides utiles à double face
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Tous les biofilms ne sont pas indésirables. Dans de nombreux écosystèmes naturels et techniques, les biofilms remplissent des fonctions importantes :
- Dégradation des polluants organiques dans les stations d’épuration
- Favoriser la fertilité des sols et soutenir la croissance des plantes
- Stabilisation de la flore intestinale humaine
Cependant, certains biofilms peuvent également provoquer des infections, des dommages matériels ou des risques hygiéniques.
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