Bacteria can form interconnected microcolonies when a self-excreted product reduces their surface motility: evidence from individual-based model simulations

[Departement_IRSTEA]Ecotechnologies [TR1_IRSTEA]MOTIVE

International audience

Французский. Des observations récentes de Pseudomonas aeruginosa, une bactérie-modèle dans la recherche sur les biofilms, ont montré que sous certaines conditions cette bactérie forme des colonies interconnectées. Dans ce travail nous utilisons un modèle individus-centré pour explorer le rôle de la mobilité des bactéries et la production d'exopolymère dans la formation de ces structures. Nos simulations montrent que les microcolonies interconnectées se forment lorsque la mobilité des bactéries est réduite par l'excrétion de ma cromolécules. Les bactéries immobiles forment des microcolonies isolées et les bactéries mobiles forment des biofilms plats. En se basant sur les observations expérimentales et les simulations numériques nous suggérant que la réduction de la mobilité des bactéries par la production d'exopolymère pourrait être responsable de ces structures. / Recent experimental observations of Pseudomonas aeruginosa, a model bacterium in biofilm research, reveal that, under specific growth conditions, bacterial cells form patterns of interconnected microcolonies. In the present work, we use an individual-based model to assess the involvement of bacteria motility and self-produced extracellular substance in the formation of these patterns. In our simulations, the pattern of interconnected microcolonies appears only when bacteria motility is reduced by excreted extracellular macromolecules. Immotile bacteria form isolated microcolonies and constantly motile bacteria form flat biofilms. Based on experimental data and computer simulations, we suggest a mechanism that could be responsible for these interconnected microcolonies.