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L’objectif de cette méthode est d’observer l’impact de deux milieux culturels différents, à savoir le bouillon de soja tryptique (TSB) et le bouillon anaérobie minimal méticuleux modifié (FAB), sur la croissance du biofilm de deux souches de Pseudomonas aeruginosa , à savoir PAO1 et PA14. Bien que P. aeruginosa PAO1 et PA14 soient toutes deux des souches de référence en laboratoire courantes, la souche PA14 infecte une plus grande proportion d’hôtes, des plantes auxinvertébrés 1. Le bouillon nutritif TSB est un milieu de culture polyvalent contenant 2,5 g/L de glucose comme source de carbone et peut cultiver une large gamme de bactéries grâce à sa composition de caséine et de peptones de soja pour l’azote organique et une source naturelle de sucre, ainsi que du chlorure de sodium pour maintenir l’équilibreosmotique 2. Le milieu minimal de la FAB, en revanche, est formulé avec des concentrations minimales (réduction de 50 fois) d’une seule source de carbone, à des niveaux de 0,05 g/L afin d’explorer les besoins de croissance des bactéries anaérobies. Les déformations PAO1 et PA14 ont toutes deux été exposées à un écoulement laminaire unidirectionnel, entraînant une contrainte de cisaillement de paroi basse de 0,01 Pa. Cette valeur de contrainte de cisaillement est souvent présente dans les zones colonisées par P. aeruginosa, y compris les bronches des patients atteints de mucoviscidose et le tractus gastro-intestinal. La croissance du biofilm a été mesurée sur une période de 24 heures en évaluant en temps réel le pourcentage de couverture de surface du biofilm, l’épaisseur et la moyenne arithmétique de la rugosité de la surface.
Les biofilms de P. aeruginosa sont responsables d’un pourcentage significatif d’infections nosocomiales et constituent une cause majeure de décès chez les personnes atteintes de mucoviscidose 3,4,5. Des recherches antérieures sur l’impact des niveaux de sources de carbone sur le développement de biofilms bactériens ont négligé le rôle crucial de l’écoulement hydrodynamique lors du développement du biofilm, utilisé des valeurs de contrainte de cisaillement qui ne sont pas représentatives des sites d’infection par P. aeruginosa, ou n’ont mené que des analyses cinétiques et morphologiques de biofilmspost-expérience 6,7. Ces limitations sont abordées dans cette méthode en utilisant l’imagerie en temps réel du développement de biofilms, dans des conditions de flux stationnaire au sein d’un canal microfluidique qui reproduit étroitement les environnements physiologiques des patients atteints de mucoviscidose.
Cette méthode offre des avantages significatifs par rapport aux techniques alternatives utilisées pour étudier le développement du biofilm. L’application d’imagerie en temps réel pendant la période de croissance du biofilm de 24 heures garantit que le biofilm en développement n’est pas perturbé, car aucun séchage ou modification chimique n’est nécessaire, évitant ainsi des modifications de sa composition et obtenant des résultats plus représentatifs que les méthodes nécessitant la manipulationde l’échantillon 8. De plus, en appliquant des conditions d’écoulement hydrodynamique stable et en variant les concentrations de carbone sur une grande amplitude, cette procédure reproduit plus précisément les environnements physiologiques présents sur les sites d’infections nosocomiales à P. aeruginosa. Cela en fait une méthode plus représentative que celles utilisant des tests statiques, tels que les plaques micro-titrage à 96 puits ou les coupons, qui ne capturent pas l’impact critique de l’écoulement des fluides sur le développementdu biofilm 9,10,11.
Le dispositif microfluidique utilisé a été spécifiquement choisi car ses dimensions sont similaires à certaines parties du poumon, telles que les bronchioles etles bronches 12. De plus, les infections à P. aeruginosa constituent une préoccupation majeure pour les patients souffrant de brûlures graves, où les niveaux de glucose peuvent fluctuer significativement par rapport à la plagenormale du patient de 13,14.
Bien que ce protocole utilise spécifiquement deux souches de P. aeruginosa, la méthode est également applicable à l’étude du développement précoce d’autres bactéries responsables d’infections ou colonisant des zones dans des conditions similaires. De plus, d’autres compositions de milieux nutritifs ainsi que les conditions d’écoulement (par exemple, écoulements pulsatiles et oscillants, ou valeurs de cisaillement de paroi plus élevées) pourraient également être étudiés selon la même méthodologie.