Étude de la formation de biofilms sur les surfaces de matériaux couramment utilisés dans les canalisations d'eau potable
Institution:
LorientDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The biofilms developed in drinking water pipelines pose a real problem of public health in addition of other corrosion phenomena or pressure losses. Improving our understanding of the mechanisms which are involved in bacterial adhesion to abiotic supports, must allow developing new strategies of fight against the biofilms. Our work constitutes a contribution to the comprehension of the mechanisms implied in the process of bioadhesion to the drinking water pipelines through the evaluation of the physicochemical surfaces properties (hydrophobicity, acid-base character and surface charges) and structural characterisation of the bacterial membrane as well as tests of adhesion. The impact of environmental factors such as the pH, the ionic force or the presence of chlorine is investigated on surface physicochemical properties of bacteria to allow a better understanding of the respective role played by the non-specific interactions in the adhesion phenomena. These results are completed by a structural analysis by infrared spectroscopy which reveals which membrane components are primarily implicated in the bacterial adaptation to the physicochemical changes of the medium. Attempts to correlate the theoretical approach “XDLVO” to the results of adhesion tests on various supports of drinking water pipelines are performed. This allows evaluating its efficacy to predict the bioadhesion and the types of interactions implicated during this process. Finally, the structural adaptation, the organization and the architecture of the biofilm developed under various physico-chemical and hydrodynamic conditions are evaluated in “dynamic mode” by infrared spectroscopy and confocal microscopy. This dynamic study allows proposing an early marker of colonisation which could help in the water networks monitoring.
Abstract FR:
Les biofilms se développant dans les canalisations d’eau potable posent un réel problème de santé publique en sus des phénomènes de corrosion ou de pertes de charges qu’ils occasionnent. Comprendre plus finement les mécanismes qui sous-tendent l’adhésion bactérienne à un support abiotique permet de développer de nouvelles stratégies de lutte contre les biofilms. Notre travail constitue une contribution à la compréhension des mécanismes impliqués dans le processus de bioadhésion aux canalisations d’eau potable à travers une évaluation des propriétés physico-chimiques (hydrophobicité, caractère acide-base et charge de surface) et structurales de la membrane bactérienne ainsi que des tests d’adhésion. L’impact de facteurs environnementaux tels que le pH, la force ionique ou la présence de chlore est étudié, et des modifications physico-chimiques des propriétés de surface des bactéries sont donc détectées et ont permis de mieux comprendre le rôle respectif joué par les interactions physico-chimiques non-spécifiques dans le phénomène d’adhésion. Ces résultats sont complétés par une analyse structurale par la spectroscopie infrarouge qui a révélée l’implication des constituants membranaire (essentiellement polysaccharidique) dans l’adaptation bactérienne aux changements des conditions physico-chimiques du milieu. L’approche théorique XDLVO est comparée aux résultats des tests d’adhésion sur différents supports de canalisations d’eau potable. Ceci a permis de préciser sa fiabilité à prédire la bioadhésion et les types d’interactions successibles d’intervenir lors de ce processus. Finalement, l’adaptation structurale, l’organisation et l’architecture du biofilm développé sous différentes conditions physicochimiques et hydrodynamiques ont été évaluées en mode « dynamique » grâce à la spectroscopie infrarouge et la microscopie confocal; des différences sont révélées. Un marqueur précoce de la colonisation est proposé