| Summary: | Le biofilm bactérien est une communauté de bactéries qui s’agrègent en un amas
structuré recouvert d’une matrice polymérique et adhèrent sur une surface biotique ou
abiotique. Ce mode de vie permet à ces bactéries de survivre dans un environnement
hostile et cela entre autres grâce à une plus grande résistance aux antibiotiques que les
bactéries sous forme libre ou planctonique. Les bactéries ayant la capacité de former des
biofilms constituent donc un grave problème de santé tout aussi bien pour l’homme que
pour l’animal comme par exemple dans le cas de la mammite bovine (MB). La MB est une
inflammation de la glande mammaire de la vache induisant des dommages des tissus du pis
et de ce fait, une réduction de la production de lait ainsi qu’une altération du bien-être de
l’animal. Il est donc important de développer de nouvelles stratégies prophylactiques et
thérapeutiques contre la MB. Des résultats préliminaires obtenus dans notre laboratoire
avaient mis en évidence la capacité de certaines souches de staphylocoques à coagulase
négative (SCN) produisant peu ou pas de biofilm à inhiber la formation de biofilm par
d’autres bactéries responsables de MB. Notre hypothèse était donc que certaines souches
faibles productrices de biofilm produisaient une ou plusieurs molécule(s) capable(s)
d’inhiber de façon significative la formation de biofilm par d’autres SCN mais également
par Staphylococcus aureus et possiblement d’autres agents pathogènes de la MB. Le but de
ce projet fut donc de caractériser des molécules antibiofilm produites par des souches de
SCN. Pour cela, 30 souches de staphylocoques (cinq espèces de SCN et S. aureus) fortes
productrices de biofilm et 10 souches de SCN (Staphylococcus chromogenes et
Staphylococcus simulans) faibles productrices de biofilm ont été utilisées. Nos résultats ont
montré que certaines souches de SCN présentant un phénotype de faible production de
biofilm réduisaient significativement la formation de biofilm chez plusieurs espèces de staphylocoques dont S. aureus. De plus, quatre souches de SCN (S. chromogenes C et E et
S. simulans F et H) ont été capables d'inhiber de façon significative (p < 0,05) la formation
de biofilm de 80% des souches testées. Cette activité antibiofilm a été également visualisée
par microscopie confocale ainsi que dans des conditions dynamiques en utilisant un
système de microfluidique. En parallèle, il a été démontré que les souches de SCN
présentant un phénotype de faible production de biofilm n'inhibaient pas significativement
la croissance des souches ayant un phénotype de forte production de biofilm. Par
conséquent, l’activité antibiofilm observée ne semblait pas être due à une activité
bactéricide. De plus, nos résultats ont montré que les surnageants de ces quatre souches
présentaient également une activité antibiofilm et qu’ils possédaient un spectre d’activité
étendu suggérant ainsi que les souches excrétaient une molécule antibiofilm dans son
environnement extérieur. La caractérisation de ces surnageants a permis de mettre en
évidence que l’activité inhibitrice était notamment conservée dans la fraction des
surnageants < 3kDa et qu’une des molécules responsables de cette activité était hydrophile,
thermorésistante et sensible à l’action de la RNase A. Enfin, nous avons pu observer que
ces surnageants avaient la capacité de réduire voir même de prévenir la colonisation de la
glande mammaire par une souche de S. aureus résistante à la méthicilline dans un modèle
murin de mammite. Ces surnageants semblent être une alternative prometteuse dans le
contrôle de la MB pour prévenir et/ou traiter cette infection que ce soit seul ou en
association avec un traitement antibiotique. === Bacterial biofilms are structured communities of bacteria cells enclosed in a selfproduced
polymeric matrix which is adherent to a biotic or abiotic surface. This lifestyle
allows these bacteria to survive in hostile environments. For example, bacteria having the
ability to form biofilms are significantly less susceptible to antibiotics than bacteria in
planktonic form. Bacteria within biofilms pose a serious risk to human and animal health
such as during bovine mastitis (BM). BM is an inflammation of the mammary gland of
dairy cows which causes udder damages and reduces milk production. Therefore, it is
important to develop new prophylactic and therapeutic strategies to control and treat BM.
Preliminary results have demonstrated the ability of some coagulase-negative
staphylococci (CNS) producing a weak biofilm to inhibit biofilm formation by other
bacteria associated with BM. Our hypothesis is that some of CNS isolates having the
ability to form a weak biofilm produce one or more molecule(s) able to significantly inhibit
biofilm formation by other CNS, Staphylococcus aureus or other BM pathogens. The
purpose of this project was to characterize antibiofilm molecules produced by CNS
isolates. A total of 30 staphylococcal isolates (five species of CNS and S. aureus) with a
strong biofilm phenotype and 10 CNS (Staphylococcus chromogenes and Staphylococcus
simulans) isolates with a weak biofilm phenotype were used. Our results indicated that
some CNS isolates with a weak biofilm phenotype significantly reduced biofilm formation
of several staphylococcal species including S. aureus. Importantly, four isolates of CNS (S.
chromogenes C and E and S. simulans F and H) were able to significantly inhibit biofilm
formation (p < 0.05) of 80% of staphylococcal isolates tested. This activity was confirmed
using confocal microscopy but also in dynamic conditions using a microfluidic system.
Additionally, CNS with a weak biofilm phenotype did not significantly inhibit the growth of isolates with a strong biofilm phenotype. Therefore, the biofilm inhibition does not seem
to be due to a bactericidal activity. The results also showed that the culture supernatants
from these four bacteria still have an antibiofilm activity and own a broad spectrum of
activity suggesting that the strains release an antibiofilm molecule into the external
environment. The characterization of these supernatants indicated that the inhibitory
activity was conserved in the < 3kDa fraction of the supernatants. Furthermore, one of the
molecules responsible for the antibiofilm activity appears hydrophilic, heat-resistant and
sensitive to the action of the RNase A. Finally, we observed that culture supernatants of
these bacteria had the ability to reduce or even prevent colonization of the mammary gland
by a strain of methicillin-resistant S. aureus in a murine model of mastitis. These
supernatants appear to be a promising alternative alone or in combination with antibiotics
in the control of BM.
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