Correlative molecular imaging of functionnalized nanoparticles for the study of spatial physico-chemical heterogeneity of surface-associated microorganisms.
Imagerie moléculaire corrélative de nanosondes fonctionnalisées pour l’étude de l’hétérogénéité physico-chimique spatiale de microorganismes associés aux surfaces.
Résumé
All solid-liquid interfaces are potentially conducive to bacterial adhesion and biofilm formation. Understanding the mechanisms of this life organization on surfaces (bioadhesion) is an exciting scientific challenge; it is also imperative to provide relevant answers to questions of society and industry on how to minimize the deleterious effects of biofilms but also exploit their potential for different applications. Studying bioadhesion requires to dissect all the physico-chemical and biological parameters, at the molecular level, that control cell adhesion to surfaces, their proliferation, the interactions between them to form a 3D structure. It is the purpose of this thesis: physical (fluorescence imaging, electronic imaging) and chemical tools (polystyrene fluorescent nanoparticles functionalized with quaternary ammonium or carboxylate groups, conferring a cationic or anionic character respectively) were combined to visualize and quantify the adhesion of two bacterial strains of interest in the food industry, Lactococcus lactis and Listeria innocua, a non-pathogenic model of Listeria monocytogenes. The results highlight a positive charge microheterogeneity on the bacteria surface that plays a significant role both in cell adhesion to the substrate as in the biofilm formation.les in order to modulate them. Besides the impact on adhesion to glass, the effect on the resulting biofilm growth were also controlled, showing the importance of surface properties of bacteria in the process of bio-contamination of substrates.
Toutes les interfaces solide-liquide sont potentiellement propices à l’adhésion bactérienne et à la formation de biofilms. Comprendre les mécanismes d’organisation de cette vie sur les surfaces (bioadhésion) constitue un défi scientifique passionnant ; c’est aussi un impératif pour apporter des réponses pertinentes aux questionnements de la société et des industries sur la manière de minimiser les effets délétères des biofilms mais aussi exploiter leurs nombreuses potentialités pour différentes applications. Etudier la bioadhésion, c’est disséquer à l’échelle moléculaire l’ensemble des paramètres physico-chimiques et biologiques qui vont contrôler l’adhésion des cellules aux surfaces, leur prolifération, les interactions entre elles jusqu’à former une structure 3D. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse où nous avons combiné des outils de la physique (imagerie de fluorescence, imageries électroniques) et de la chimie (nanoparticules fluorescentes de polystyrène fonctionnalisées avec des ammoniums quaternaires ou des groupements carboxylates leur conférant respectivement un caractère cationique ou anionique) pour visualiser et quantifier l’adhésion de deux souches bactériennes d’intérêt dans l’industrie alimentaire, Lactococcus lactis et Listeria innocua, un modèle non pathogène de Listeria monocytogenes. Nous avons pu mettre en évidence une microhétérogénéité de charge positive à la surface des bactéries qui joue un rôle significatif aussi bien dans l’adhésion des cellules au substrat que dans la formation des biofilms.
Origine : Version validée par le jury (STAR)