Biofilme

Um biofilme é uma comunidade multicelular de microorganismos ( bactérias , micro- fungos , microalgas ou protozoários ) mais ou menos complexa, frequentemente simbiótica , aderindo uns aos outros e a uma superfície, e marcada pela secreção de um adesivo e matriz protetora. É geralmente formado em água ou em meio aquoso.

Antoni van Leeuwenhoek foi o primeiro cientista em 1683 a observar um biofilme natural multiespécie, a placa dentária . É com base na observação da ultraestrutura desta placa e das comunidades microbianas sésseis em riachos de montanha que o microbiologista John William (Bill) Costerton propôs em 1978 a teoria dos biofilmes.

O biofilme é um estágio normal ou potencial do ciclo de vida da maioria das bactérias, que então apresentam comportamento cooperativo e produzem fenótipos diferenciados que levam a funções específicas, às vezes em resposta ao estresse.

Sua estrutura é heterogênea, freqüentemente na forma de uma colônia de uma ou mais espécies de bactérias e uma matriz extracelular composta por substâncias poliméricas . A definição de biofilme pode variar um pouco: alguns autores, por exemplo, optam por excluir do termo “biofilme” comunidades bacterianas que não produzem sua própria matriz extracelular.

Até então focada principalmente no estudo de células para si mesmas e independentemente de seu ambiente, a microbiologia incorpora desenvolvimentos recentes na noção de interações com o ambiente e agora está se voltando para os biótopos , e em particular os biofilmes, vistos principalmente como habitat ecótono ou como parte da alimentação web .

Em geral

O modo de vida do biofilme é um dos dois modos de comportamento dos organismos unicelulares - a alternativa é a flotação livre do   tipo " plâncton ", em meio líquido, fluido ou mesmo sólido. John William Costerton propôs o termo biofilme em 1978, sugerindo que seria o modo de vida natural da maioria dos microrganismos. Essa proposta, que inicialmente se baseava na comparação do número de bactérias na forma planctônica, por um lado, e em biofilmes de rios, por outro, é agora geralmente aceita por microbiologistas.

Os biofilmes são, com algumas exceções, observados em meio aquoso ou expostos à umidade. Eles podem se desenvolver em qualquer tipo de superfície natural ou artificial, seja mineral (rocha, interfaces ar-líquido, etc.) ou orgânica (pele, trato digestivo animal, raízes e folhas de plantas), industrial (tubos, cascos de navios) ou médica (próteses, cateteres)… É possível que um biofilme adira a materiais “antiaderentes” como o politetrafluoretileno (ou teflon). Veja o artigo sobre microrganismos extremófilos para a surpreendente diversidade de seus possíveis habitats nas faixas de calor, frio, pressão e outros extremos. Em condições ideais de crescimento, um biofilme pode se tornar rapidamente macroscópico, com até um metro de espessura, se o ambiente permitir.

À parte os casos em que as bactérias se aglomeram em uma superfície nutritiva (madeira submersa em decomposição por exemplo), um biofilme não é um desfile com a pobreza do meio ambiente, mas sim com sua agressividade para com os microrganismos. O biofilme geralmente cresce mais rapidamente porque o meio é rico em nutrientes .

Natureza homogênea ou heterogênea de biofilmes

Quer cresçam em um substrato vivo ou inerte, os biofilmes são considerados:

A biodiversidade intrínseca de um biofilme permite sinergias bacterianas ou fungobacterianas que melhoram sua resistência a certos fatores de estresse, incluindo antibióticos ( antibióticos ).

Traços fósseis

Os biofilmes foram indiscutivelmente as primeiras colônias de organismos vivos há mais de 3,5 bilhões de anos. Junto com os estromatólitos , eles parecem ser a origem das primeiras rochas biogênicas e estruturas recifais , muito antes do surgimento dos corais .

Os véus de algas que ainda se encontram em certos sedimentos expostos, certos solos húmidos ou certas praias ou margens de água doce também podem estar na origem do processo de fossilização de seres vivos com corpos moles, e também de vestígios (humanos, dinossauros ou microrrelevos…) em um substrato macio. Eles são estudados e melhor levados em consideração pela tafonomia . O mesmo ocorre com os véus microbianos .

Alguns biofilmes incrustantes são capazes de crescer sobre si próprios, ou melhor, sobre as lâminas geradas por gerações anteriores de bactérias. Eles parecem, novamente com os estromatólitos, a origem do primeiro grande sumidouro de carbono , há mais de 3 bilhões de anos.

O ambiente particular do biofilme permite que as células (ou as força a) cooperar e agir umas com as outras de maneiras diferentes do que fariam em um ambiente livre. As bactérias que vivem em um biofilme têm propriedades marcadamente diferentes daquelas das bactérias “flutuantes” da mesma espécie, o que, como no caso dos estromatólitos, pode sugerir propriedades emergentes de superorganismos .

A promiscuidade das bactérias no biofilme também provavelmente promove a transferência horizontal de genes de bactérias para bactérias da mesma família ou para outros gêneros e famílias.

Composição, propriedades, funções

Os biofilmes naturais são compostos principalmente por algas e bactérias para superfícies iluminadas ou expostas, mas são quase exclusivamente compostos por bactérias (incluindo fotossintéticos) e fungos dentro do biofilme que coloniza os sedimentos, bem como as folhas ou madeira submersa. Sua biodiversidade intrínseca pode ser medida por métodos moleculares e metagenômicos , como impressão digital genética por PCR-DGGR (Eletroforese em Gel de Gradiente de Desnaturação).

As espécies mais bem estudadas (porque algumas cepas são muito patogênicas) são Escherichia coli e Salmonella enterica . Cepas clororesistentes capazes de produzir biofilmes em substratos lisos (aço inoxidável ou vidro) e até antiaderentes (Teflon) apresentando semelhanças foram encontradas e cultivadas para essas duas espécies. Assim, o sorovar Salmonella Typhimurium - cepa 43895OR, e as cepas mais resistentes de E.coli ( por exemplo, E.coli 43895OR) produzem colônias bacterianas solidamente consolidadas por uma matriz extracelular contendo fibras do tipo curli (e celulose no caso da salmonela) , seja em cultura em ágar-ágar , ou em um substrato muito liso.
Em todos os casos, as cepas que formaram biofilmes desenvolvem resistência estatisticamente maior (P <0,05) do que as culturas planctônicas das mesmas cepas, contra peróxido de hidrogênio , cloro ou desinfetantes à base de amônio quaternário .
Ao contrário da E. coli, a Salmonella também parece capaz de produzir celulose para consolidar seu biofilme.

O biofilme formado por outras espécies, não sendo sabidamente patogênico para o homem, também é amplamente estudado, como o produzido pela bactéria Myxococcus xanthus . Os estudos, neste caso, centram-se no estudo dos mecanismos que conduzem à formação destes biofilmes, como os pelos do tipo IV, os polissacáridos ou os sistemas reguladores destes sistemas.

A “matriz” do próprio biofilme, além de conter os elementos de que são feitos os organismos que ele abriga ( proteínas , lipídios , DNA , RNA, etc.), também é composta por excretatos e resíduos metabólicos. Estes são, em particular, polissacarídeos ( peptidoglicanos , celulose, etc.) ou, mais raramente, lipídeos e proteínas. Esses materiais nutritivos ou protetores são produzidos pelos próprios microrganismos ou por seu hospedeiro nos casos em que se trata de um biofilme formado em uma superfície viva (pele humana, por exemplo). Freqüentemente, eles também contêm uma grande proporção de água.

A diversidade de espécies vivas que compõem o biofilme é importante, porque diversifica as possíveis interações duradouras dentro de cada espécie (por exemplo, comportamento colonial e bioconstrutivo de bactérias produtoras de estromatólitos ) e sinérgicas (por exemplo, simbiose ) com outras espécies. Aumentar a aptidão (em comparação com o que seria para uma única espécie). Isso é verdade para as bactérias, por exemplo, quando elas se organizam em colônias coesas.
Diante do estresse externo (quente, frio, pH, etc.), os biofilmes são mais estáveis, mais resistentes e se protegem melhor contra a invasão de outras bactérias quando abrigam uma diversidade de espécies e grupos de microrganismos .

Certas cepas de bactérias de laboratório perderam sua capacidade de formar biofilmes, seja por culturas e seleções sucessivas de bactérias planctônicas, ou pela perda de seus plasmídeos naturais conhecidos por promover a formação de biofilmes.

A propriedade mais espetacular dos biofilmes é, sem dúvida, a espantosa capacidade de resistência que proporcionam aos seus participantes contra vários ataques, em comparação com a situação dos mesmos organismos no chamado estado "planctônico". Essa matriz, por outro lado, é ela própria suficientemente resistente para que, em certas condições, os biofilmes possam fossilizar . O biofilme também pode estar na origem dos primeiros processos de vida colonial e recifal.

Os microrganismos são protegidos de mais de uma maneira e ligados entre si pela matriz feita pelo biofilme.

Proteção passiva Por sua mera presença, essa matriz protege passivamente as células desempenhando um papel de mera barreira física contra a entrada de agentes antimicrobianos, detergentes e antibióticos: a densa matriz extracelular e a camada externa de células protegem o interior da comunidade. Proteção metabólica Outro fator de resistência aumentada: por razões que ainda precisam ser determinadas, as bactérias circundadas por biofilme são menos ativas metabolicamente e, portanto, menos receptivas a agentes antimicrobianos e perturbações ambientais. Proteção ativa A resistência de P. aeruginosa aos antibióticos também foi parcialmente atribuída às bombas de fluxo de biofilme que expelem ativamente os componentes antimicrobianos. Foi demonstrado que alguns biofilmes contêm canais aquosos que, além da distribuição de nutrientes, permitem a de moléculas sinalizadoras, estabelecendo a comunicação entre as células por meio de sinais bioquímicos . O biofilme e a formação do biofilme são controlados por sinais célula a célula, e os chamados mecanismos de detecção de quorum , ou percepção de cota , com base no princípio da massa crítica . Os sistemas de sentido de cota em bactérias gram-negativas detectam a densidade celular usando sinais de célula a célula dependentes da população, normalmente uma molécula de acil homoserina lactona . Quando este [auto-indutor] atinge uma determinada concentração crítica, ele ativa um regulador transcricional que induz genes-alvo específicos. A natureza e, portanto, a função das moléculas que sinalizam as trocas célula a célula mudam com uma dada concentração de bactérias. Proteção genética Em alguns casos, a resistência a antibióticos e biocidas (noção de recalcitrância) e a resistência às defesas imunológicas podem ser multiplicadas exponencialmente. De fato, durante sua implantação em um biofilme, a expressão genética da bactéria é modificada. Esse ambiente de troca de material genético que permite a transferência de informações é, portanto, propício à aquisição de novos personagens.

Contribuição para mineralização ou corrosão ou degradação de materiais. Dependendo do caso e do contexto, os biofilmes contribuem para a degradação dos materiais ou, inversamente, para a sua produção.

Formação e desenvolvimento de biofilme

Os biofilmes levantam questões nas áreas médica, veterinária, ecológica, higiene agroalimentar e a qualidade microbiológica da água potável e a gestão de dutos. Tentamos entendê-los melhor e modelá-los

A água potável - se tinha baixo teor de matéria orgânica antes do tratamento com cloro - é considerada relativamente bem desinfetada por cloração permanente, mas é ainda mais vulnerável no caso de uma interrupção na cloração se:

Na França, o estudo de biofilmes foi realizado em particular no INRA usando cepas cultivadas de Bacillus subtilis (uma bactéria Gram-positiva, ubíqua e fácil de cultivar) que por dez anos serviu de modelo para estudar as vias moleculares e genéticas que controlam a formação e organização de um biofilme. A maioria dos dados sobre biofilmes de B. subtilis se relaciona a ar-líquido ou ágar ar / nutriente semissólido , ecótonos . Alguns estudos têm-se centrado na formação de complexos (por vezes macrocolonies formando talos ou bean- crescimentos em forma de 300? M em altura) na interface líquido / sólido.

Treinamento

(Informações retiradas do Center for Biofilm Engineering, Montana State University [1] )

Considerando o biofilme no sentido  “ embriológico ” ,  ou seja, como uma entidade / unidade funcional com uma estrutura multicelular organizada, também podemos falar de um ciclo de desenvolvimento ou de um ciclo de vida porque o modelo de cinco etapas proposto a seguir pode se repetir indefinidamente:

  1. A adsorção de bactérias ou a adesão reversível ao suporte constitui a primeira etapa na formação do biofilme. É desencadeado, quando os microrganismos atingem a superfície a uma certa distância (entre 2 e 50  nm ), por meio de forças não covalentes, como Van der Waals, interações ácido-base e eletrostáticas. O acesso das bactérias à superfície é uma função do acoplamento quimiotaxia / motilidade , sedimentação, movimento browniano , transporte convectivo. A taxa de estabelecimento das bactérias pioneiras depende da natureza do substrato, mas também da reologia local, em particular das características de velocidade e turbulência do meio líquido circundante contendo os microrganismos em suspensão.
  2. Em seguida, vem a adesão irreversível por meio da formação de moléculas de proteínas chamadas adesinas  (en) e estruturas como os pili . Esses primeiros pontos fixos aumentam a capacidade de ancoragem de outros microrganismos, aumentando e variando as superfícies de ancoragem. Observe que algumas espécies não são capazes de se ancorar e se integrar com outras espécies já estabelecidas em colônias por meio da fixação em seu biofilme. Aqui temos o início da estrutura do biofilme: sua diversidade de naturezas e estruturas sugere uma diversidade de funções .
  3. Os microrganismos se dividem , dando início às microcolônias. A partir de uma concentração suficientemente densa de indivíduos, as microcolônias iniciam a secreção do próprio biofilme .
  4. Em seguida, a colonização da superfície é feita graças à multiplicação de microrganismos que formarão macrocolônias secretando uma substância polimérica extracelular  (in) . Assim, o biofilme cresce e amadurece , engrossando até se tornar macroscópico, e forma um biofilme maduro próprio.
  5. A quinta etapa é a fase de dispersão  : induzida pelo envelhecimento do biofilme, certas tensões ou deficiências, os microrganismos podem se separar ativamente do biofilme, às vezes consumindo a matriz que representa uma fonte de energia. Esses microrganismos voltam ao chamado estado “planctônico” de livre circulação e podem ir colonizar novas superfícies, com a planctonização completando o ciclo. No modo de vida do biofilme e de acordo com este modelo de cinco etapas, a fase "planctônica" pode então ser vista como uma fase de dispersão, assim como o desprendimento "autógeno" de placas ou pedaços de biofilme, que parece ser fortemente influenciado pela temperatura, em água doce temperada.

Comunicação intercelular

Dentro de certos biofilmes, as bactérias trocam sinais que permitem a integridade e a sincronização metabólica da comunidade.

Recentemente (2017) foi mostrado em laboratório que dois biofilmes diferentes da mesma bactéria também podem trocar sinais. Assim, Gürol Süel ( Universidade da Califórnia , San Diego) e sua equipe colocaram dois biofilmes de Bacillus subtilis próximos um do outro, mas separados por cerca de 1000 células. Os autores monitoraram os fluxos de sinalização elétrica e mostraram que essas duas comunidades sincronizaram suas oscilações metabólicas, o que promoveu a competição por nutrientes e induziu uma desaceleração no crescimento de cada biofilme. Mais inesperadamente, quando a taxa de nutrientes disponíveis foi diminuída pelos pesquisadores, as colônias modificaram suas oscilações metabólicas, tornando-as complementares, o que paradoxalmente aumentou a taxa média de crescimento de cada colônia bacteriana (em comparação com dois biofilmes em crescimento em uma área mais rica em nutrientes Segundo os autores, esta pode ser uma forma de resolução de conflito sobre nutrição escassa: os biofilmes resolvem o conflito passando de oscilações de fase para oscilações antifásicas (um biofilme se alimenta enquanto o outro está em pausa e vice-versa).

Em animais, incluindo humanos

Todos os órgãos internos ocos que se comunicam com o meio externo ( boca , aparelho digestivo , vagina ...) são um nicho ecológico que abriga uma película de organismos vivos mais ou menos ricos. Esses organismos, principalmente bacterianos, coevoluem com seu hospedeiro e seu sistema imunológico. Eles desempenham um importante papel funcional para o corpo, na digestão, por exemplo (e especialmente em ruminantes ). Eles são às vezes simbiontes (mutualistas), às vezes são patógenos (fontes de mais de 60% dos focos infecciosos) ou parasitas, ou se tornam assim quando as condições de desequilíbrio permitem que proliferem (por exemplo: micose que ocorre após o tratamento com antibióticos ). Em animais, falamos então de "  flora  " ( flora intestinal , flora vaginal , etc.) ou microbiota .
Alguns animais também são revestidos externamente por um biofilme (a preguiça tem o cabelo que fica verde por causa de uma alga que ali vive).

Nas plantas

Especialmente em áreas tropicais, mas também em climas temperados, existe uma algas e biofilme bacteriano, fúngico e / ou liquênico nas folhas das árvores , cascas e raízes . Algumas das bactérias que o formam tornam-se patogênicas em certas circunstâncias (estresse, geada, picadas de insetos, etc.) , por exemplo, uma pseudomonas comum ( Pseudomonas syringae ) , cujas cepas causam uma doença fatal na castanha da Índia. ( Doença emergente ) . O biofilme bacteriano e fúngico desenvolve-se no verão "em epífita  " e prepara a boa decomposição das folhas antes mesmo de não caírem (no outono em clima temperado , todo o ano em zona equatorial ).

Recurso alimentar para animais

Os ecótonos de biofilmes que crescem em plantas ou em rochas e sedimentos são uma fonte importante de alimento para muitos organismos necrófagos ( invertebrados incluindo lesmas , caracóis , às vezes aquáticos, caracóis, peixes , crustáceos, etc.), bem como para organismos que pastam. A meiofauna , incluindo larvas jovens de quironomídeos, nematóides que são uma fonte significativa de carbono orgânico .

Um exemplo particular de "reciclagem" rápida de necromassa , também envolvendo biofilmes naturais, é o dos milhões de salmões que morreriam depois de desovar a montante de riachos, perto de nascentes. Seus cadáveres se decompõem rapidamente, liberando oligoelementos trazidos do mar (incluindo iodo , um elemento freqüentemente ausente ou muito raro nas bacias hidrográficas superiores) e dando origem a bactérias e microinvertebrados que serão o alimento dos alevinos. Esses salmões eram tão numerosos que os vertebrados necrófagos só podiam consumir uma pequena parte deles. Um estudo no Alasca (em 1996) comparou o biofilme natural e a biomassa de macroinvertebrados de um riacho onde cerca de 75.000 salmões adultos puseram ovos e parte do riacho localizado a montante do local de desova. A jusante deste último e após a morte dos criadores, a massa seca do biofilme era 15 vezes maior do que a montante da área de desova, e a densidade total de macroinvertebrados era até 25 vezes maior em áreas enriquecidas por cadáveres de salmão. Neste caso, (salmão morto semi-submerso em águas rasas, água bem oxigenada), estes macroinvertebrados de água doce foram principalmente Chironomidae mosquitos , efeméridas ( Baetis e Cinygmula ), bem como as pérolas.

O biofilme microbiano Mudflat também é uma fonte direta de alimento: recentemente foi demonstrado que também pode ser encontrado em alguns vertebrados superiores. O estudo conjunto de gravações de vídeo e conteúdo estomacal e isótopos estáveis ​​como marcadores mostrou recentemente (2008) que um maçarico ( Calidris mauri ) pode pastar abundantemente e se alimentar do biofilme intertidal superficial (anteriormente, este tipo de biofilme era considerado apenas uma fonte de alimento para invertebrados raladores e alguns peixes especializados). Neste caso, os biofilmes representaram 45-59% da ingestão total de comida da ave. E forneceu cerca de metade (50%) de seu orçamento diário de energia. É possível que esta espécie se beneficie de um aumento na espessura do biofilme devido à eutrofização geral do ambiente.
Esta observação também implica competição entre esta ave marinha e os invertebrados herbívoros consumidores primários que também exploram este recurso, mas é possível que ao mover a camada superficial do sedimento, a ave promova a regeneração natural do biofilme que na maré alta pode ser consumido por invertebrados aquáticos. Além disso, dadas as taxas de " pastejo " individuais estimadas em sete vezes a massa corporal por dia e o tamanho dos grupos de pássaros envolvidos (dezenas de milhares de indivíduos), as aves limícolas se alimentam de biofilme. Podem ter impactos não desprezíveis a "principais" na dinâmica dos sedimentos . A dragagem e arrasto , a captação de poluentes retidos no biofilme ou passíveis de alteração ( pesticidas , anti-incrustantes , cobre ...) podem interferir na produtividade deste recurso. Os autores deste estudo sublinham “a importância dos processos físicos e biológicos de manutenção do biofilme para a conservação de certas aves limícolas e ecossistemas proibidos” .

Usar

Se os biofilmes são uma fonte de contaminação em setores como a indústria alimentar ou o setor médico, também podem ser usados ​​de forma positiva

Biofilmes, patógenos e saúde pública

A contaminação de superfícies, instalações e dispositivos por microrganismos nos setores alimentar e hospitalar é um verdadeiro problema de saúde pública. Essas contaminações são a causa de dois tipos de infecções:

intoxicação alimentar e infecções nosocomiais. Segundo levantamento realizado pela Rede de Alerta, Investigação e Vigilância de Infecções Nosocomiais ( RAISIN , 2003), 6,9% dos pacientes hospitalizados são vítimas de infecção hospitalar (800.000 pessoas a cada ano). Essas infecções são a causa de 4.200 mortes por ano na França.

Em ecossistemas naturais ou artificiais, se as condições ambientais forem adequadas, biofilmes podem se formar em todos os tipos de superfícies abióticas, como vidro, plástico, borracha e aço inoxidável. O desenvolvimento indesejado de biofilmes causa muitos problemas econômicos e de saúde. Em hospitais, os biofilmes são de particular interesse porque estão envolvidos em uma ampla gama de infecções em humanos. Cerca de 60% das infecções nosocomiais nos chamados países desenvolvidos são devidas a biofilmes. Além disso, a indústria agroalimentar não está imune a este problema. Na verdade, esses biofilmes estão presentes em laticínios, cervejarias, doces, carnes curadas, etc. A presença de biofilme nessas indústrias constitui um problema relacionado à qualidade e segurança dos produtos alimentícios.

O alginato permite que algumas bactérias produzam biofilmes moles que os tornam até 1.000 vezes mais resistentes aos antibióticos do que quando viviam em condições abertas.

Em ou em organismos

Exemplos de doenças envolvendo biofilmes

As doenças associadas a biofilmes bacterianos patogênicos são frequentemente crônicas.

Destruição ou tratamento terapêutico

Dada a forte resistência dos biofilmes aos vários agentes que podem atacá-los, a destruição do biofilme é muitas vezes difícil, especialmente em questões médicas. Os antibióticos são, portanto, menos eficazes em uma bactéria que forma um biofilme do que na mesma bactéria no estado de flutuação planctônica. A terapia de fago , que usa bacteriófago de vírus para atacar bactérias, demonstrou alguma eficácia, especialmente quando usada em conjunto com um antibiótico. Então, há sinergia. Para que o fago seja eficaz, uma sequência de seu material genético deve codificar uma enzima que degrada a matriz extracelular.

No ambiente

Biofilmes e pesquisa

Os biofilmes que se formam em rochas, solos e sedimentos são estudados por uma disciplina científica , a geomicrobiologia . Pesquisadores se especializaram na formação de biofilmes subaquáticos, como a ecologista Jennifer Tank , cujo trabalho de tese de mestrado e doutorado, respectivamente, focou na respiração microbiana medida em folhas e madeira morta em decomposição em um riacho na região dos Apalaches e na atividade microbiana de biofilmes se formando em madeiras submersas em cursos de água.

Na França existe uma Rede Nacional de Biofilmes (RNB) de laboratórios e organizações de pesquisa (CNRS INRA, Ifremer, etc.) que estudam biofilmes em ambientes marinhos alimentares, médicos e naturais.

Biofilmes e indústria

Os biofilmes são usados ​​por sua capacidade de filtração (biofiltros), mas representam um problema em certos processos por serem tanto uma fonte de incrustação quanto de corrosão (em particular para a indústria de extração de gás e petróleo, em tubulações de óleo. Água de processo (às vezes rica em nutrientes, na indústria de alimentos ou na indústria de papel, por exemplo), em trocadores de calor, etc.)

Os biofilmes também são um problema nas tubulações das redes de abastecimento de água potável. em canos de água sanitária aquecida (ex: legionella, etc.).

Eles também estão envolvidos na deterioração de dispositivos médicos por biocorrosão.

Bio corrosão resultante biofilmes formados por bactérias redutoras de sulfato (SRB), que interagem com o hidrogénio molecular presentes nas superfícies dos tubos e produzem sulfureto de hidrogénio , como um subproduto do metabolismo bacteriano. Esse processo quebra o ferro e o aço de tubos de paredes espessas, levando a vazamentos e graves falhas de dutos e dutos de metal desprotegidos.

O monitoramento e controle de biofilmes nas indústrias podem prevenir falhas de equipamentos, reduzir a degradação das instalações e, consequentemente, perdas econômicas.

Detecção e análise de biofilme

Uma técnica de escolha para a análise de biofilmes é a microscopia de fluorescência com ou sem marcadores geneticamente fundidos. Uma dificuldade para a análise quantitativa de biofilmes usando proteínas fluorescentes como o GFP ou seus derivados é o esgotamento do meio em oxigênio à medida que o biofilme cresce. A técnica de marcação de ativação de fluorescência e absorção-mudança , que não requer oxigênio para o fluoróforo amadurecer, demonstrou permitir que a dinâmica de crescimento de biofilmes seja seguida muito além das técnicas de imagem convencionais.

Também é possível medir biofilmes com espessura da ordem de um micrômetro por meio de análises potenciométricas. Esta análise determina a elasticidade do biofilme dando um índice sobre a proporção das fases mineral e orgânica. É possível deduzir estratégias de tratamento e avaliar sua eficácia ao longo do tempo. O dispositivo industrial para fazer essas medições é chamado de Monitor BioFilm. É desenvolvido pela OrigaLys ElectroChem SAS em colaboração com a BIOmétriZ.

Notas e referências

  1. Tomohiro Kuwae, Peter G. Beninger, Priscilla Decottignies, Kimberley J. Mathot, Dieta R. Lund, Robert W. Elner. (2008) Biofilme pastando em um vertebrado superior: o maçarico ocidental, Calidris Mauri  ; Ecology 89: 3, 599-606; Postado em 01/03/2008 ( resumo )
  2. Se fossem depósitos atmosféricos devido à poluição, sua localização seria mais contínua e esses depósitos seriam parcialmente lavados pelo escoamento.
  3. Pigmentos fotossintéticos verdes mascarados por pigmentos cinza-enegrecidos que atuam na fotoproteção . Riscando o biofilme com uma faca, às vezes é possível desmascarar os pigmentos de clorfila verdes, dissolvendo-os, e observar essa coloração.
  4. "Com o tempo, o biofilme se torna mais espesso: se o suporte for vertical, ele acaba descolando e um novo ciclo de colonização recomeça. Se a inclinação for menor, líquenes e musgos podem ficar ancorados; o biofilme engrossa, logo as primeiras plantas chegam! O biofilme então se torna um solo  : além disso, as cianobactérias legam a esse solo o nitrogênio que ele então conterá! O biofilme de fachadas e arribas é o início de um terreno, condenado ao colapso por verticalidade. Mas em outro lugar, no plano, os biofilmes deram lugar aos solos que nos cercam ” . Cf Marc-André Selosse , "  A crônica das coisas vivas: cianobactérias  " , em mnhn.fr ,Setembro de 2020.
  5. Philippe Bromblet , Memento sobre alterações na pedra , CICRP,2010( leia online ) , p.  10
  6. Podemos dizer que esses microrganismos vivem do ar e da água doce .
  7. O papel dos biofilmes no intemperismo desempenha em vários níveis: mecânico (desintegração que torna a superfície rochosa pulverulenta), químico ( catálise ácida). Além disso, esta matéria orgânica promove a retenção de água ( hidrólise , dissolução ). Cf. (en) AA Gorbushina & WJ Broughton, “  Microbiologia da interface atmosfera-rocha: como as interações biológicas e tensões físicas modulam um sofisticado ecossistema microbiano  ” , Annual Review of Microbiology , vol.  63, n o  1,2009, p.  431-450 ( DOI  10.1146 / annurev.micro.091208.073349 ).
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Veja também

Bibliografia

Artigos relacionados

links externos