Guided assembly of positive biofilms targeting pathogenic bacteria using live-cell imaging

International audience

French. L'augmentation mondiale de la consommation de volaille combinée à la nécessité d’améliorer le bien-être animal ainsi que la durabilité, et la sécurité de nos systèmes de productions, implique des changements dans les itinéraires techniques des élevages. Le régulateur contribue à cette marche en avant via des réglementations et des contrôles renforcés sur l’utilisation d’intrants tels que les biocides chimiques et les antibiotiques, utilisés notamment pour lutter contre les agents pathogènes susceptibles de propager des zoonoses. En accord avec le concept "One Health", des solutions préventives alternatives sont en cours de développement. L’utilisation de bactéries bénéfiques capables de former des biofilms positifs et de guider l'écologie microbienne de surface pour limiter l'installation des pathogènes microbiens est un outil prometteur qui pourraient compléter les pratiques de biosécurité existantes pour maintenir l'hygiène des bâtiments d'élevage. Bien que les avantages de ces biofilms positifs aient été documentés au niveau des exploitations agricoles, les mécanismes fondamentaux associés et la logique de la composition microbienne de ces nouveaux produits sont encore rares. Avec pour objectif le développement de produits de nouvelle génération, nous présentons un pipeline adapté à la sélection rationnelle de souches pour de telles applications. Celui-ci est basé sur l'analyse des génomes et des phénotypes étudiés par criblage haut débit en utilisant la microscopie confocale à balayage laser criblage (HCS-CLSM) combinée avec des souches fluorescentes génétiquement modifiées et l'analyse d'images. Ce pipeline a été utilisé pour cribler une collection de souches de Bacillus spp. pour leur effet d’interférence sur la croissance de plusieurs bactéries pathogènes. Des études mécanistiques utilisant l'analyse d'images 4D (x, y, z, t) ont révélé que certains B. velezensis ont un effet antagoniste très prononcé contre E. cecorum, décrit par un modèle proie-prédateur Lotka-Volterra. En outre, nous avons montré qu'un biofilm préétabli exerce un effet plus important sur la croissance de S. enteritidis qu'une quantité équivalente de cellules introduites simultanément avec le pathogène, ce qui suggère un effet spécifique des biofilms de B. velezensis. Basé sur la discrimination kin, la capacité des de souches candidates bénéfiques à s’associer entre elles dans des biofilms mixtes stables a été étudiée afin d'assembler des consortiums positifs ayant une capacité accrue à coloniser les surfaces.