Compréhension de l'efficacité bactéricide de différentes technologies de haute puissance pulsée
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The efficiency of pulsed electron beam and electrical discharges in water, in the research of bacterial breakdown, was proved many years ago. However, the explanation of the mechanisms responsible for bacterial inactivation following the treatment are still unknown. Bacillus pumilus is the reference for ionizing treatment and was chosen for this study because both technologies produced radiation. This bacteria has the ability to sporulate. Spores have a specific organization with different layers (proteins, lipids, peptidoglycans,...) and a dehydrated core, which allow them to be very resistive in an inauspicious environment. Such resistance can be explained by the presence of a/ß-type small, acid-soluble spore proteins (SASPs), in the core. These proteins saturate and protect the DNA. Here, we investigated the mechanisms involved in the death of Bacillus pumilus after exposure to a pulsed electron beam or to electrical discharges in water. Cutting-edge microscopies (Scanning Electron Microscopy, Transmission Electron Microscopy, Atomic Force Microscopy) at the nanoscale reveal structural disorganization of Bacillus pumilus treated by electrical discharges. A modification of Bacillus pumilus hydrophobicity is also revealed by AFM. Pulsed-Field Gel Electrophoresis (PFGE) revealed genomic DNA damage. In particular, it showed single or double-strand breaks. Finally, proteomic analysis allowed to identify proteins and their biological processes affected by the treatment. Our findings can explain an unexpected mechanism of cell death.
Abstract FR:
L'efficacité bactéricide des faisceaux d'électrons pulsés et des décharges électriques dans l'eau est admise depuis plusieurs années. Cependant, les mécanismes responsables de l'inactivation bactérienne restent toujours à déterminer. Bacillus pumilus est une bactérie de référence pour les traitements ionisants. Elle a été choisie dans notre étude car les deux technologies produisent des radiations. De plus, cette bactérie a la capacité de sporuler. Les spores ont une organisation spécifique constituée de différentes couches (protéines, lipides, peptidoglycanes, ...) et d'un cœur déshydraté qui leur permet d'être extrêmement résistantes aux stress environnementaux. Une telle résistance peut également être expliquée par la présence de petites protéines acido-solubles (SASPs) de type a/ß. Ces protéines saturent l'ADN et le protégent. Dans l'étude, nous avons investigué les mécanismes responsables de la mortalité de Bacillus pumilus après l'exposition au traitement. Des outils de microscopie de pointe à l'échelle du nanomètre (microscope électronique à balayage, à transmission et microscope à force atomique) ont permis de révéler une désorganisation de Bacillus pumilus après son traitement avec les décharges électriques. Une modification de l'hydrophobicité de Bacillus pumilus est également mise en évidence par AFM. Les gels d'électrophorèse à champ pulsé (PFGE) révèlent des dommages au niveau de l'ADN, notamment des cassures simple et double brin. Enfin, l'analyse quantitative des protéines réalisée par spectrométrie de masse a permis d'identifier les processus biologiques (transformations moléculaires nécessaires au fonctionnement d'entités biologiques) affectés par le traitement. Les résultats obtenus à travers cette thèse peuvent apporter une explication à l'inactivation de Bacillus pumilus par faisceau d'électrons pulsés et les décharges électriques.