Design of a biofilm cultivation devices for the analysis of microbial interactions

Abstract

Les biofilms sont des communautés de micro-organismes fixés sur une surface et produisant des polymères extracellulaires qui les encapsulent. Suite à sa dynamique, le biofilm peut être considéré comme un équilibre entre une phase planctonique et une phase biofilm (microorganismes sessiles). Des recherches sur les interactions et communications des cellules sont importantes pour bien appréhender tous les mécanismes ayant lieu dans ce système. Afin d’effectuer de telles études, une maîtrise des différents systèmes de culture comme le réacteur Drip Flow est nécessaire (afin d’obtenir des résultats répétables particulièrement). Au cours de ce travail, une méthodologie d’utilisation du réacteur Drip Flow a été mise au point afin d’obtenir une croissance répétable de Bacillus amyloliquefaciens GA1.L’adéquation de cette méthodologie aux études des interactions a été testée en étudiant l’impact du surnageant de Pseudomonas fluorescens 69 (ou A214) surla croissance de Bacillus amyloliquefaciens GA1. Les impacts ont été étudiés par la mesure de la densité optique, l’évaluation de l’hydrophobicité de surface et l’expression génétique par Real-Time Quantitative Reverse Transcription PCR (ou qRT-PCR). Les gènes sélectionnés étaient tasA, yuaB (tous deux impliqués dans la production de la matrice et de ses propriétés) et degU (un gène régulateur également impliqué dans la différenciation cellulaire). Tous les résultats prouvent l’efficacité de la méthode d’utilisation du réacteur Drip Flow pour mener de telles expériences sur les biofilms.

The biofilms are multispecies communities fixed to a surface and producing extra poylmeric substances which encapsulate the cells. The biofilm can be considered as a balance between a planktonic and a biofilm phase. Researches about the interaction and cells communications are important to fully understand all the mechanisms taking place in this system. For the controlled growth of repeatable biofilms for such researches, cultivation devices as the Drip Flow reactor are needed and have to bemastered. With this master thesis, a methodology of use of Drip Flow reactor hax been developed to obtain more repeatable biofilm growth. Then its adaptation to interactions studies was tested by growing Bacillus amyloliquefaciens GA1 with supernatant of Pseudomonas fluorescens 69 (or A214). The impacts on growing were investigated by optical density measurement, surface hydrophobicity evaluation and gene expression by Real-Time Quantitative Reverse Transcription PCR (or qRT-PCR). The selected genes were tasA, yuaB (both implicated in the matrix production and properties) and degU (a regulator gene also involved in the cells differentiation). All results prove the efficacity of the Drip Flow methodology to lead such experiences on biofilms.