Towards the rational use of positive biofilms to aid in the management of undesirable microorganisms in livestock buildings | Vers l'utilisation rationnelle de biofilms positifs pour aider à maîtriser les microorganismes indésirables dans les bâtiments d'élevage

英语. The need to improve animal welfare, sustainability, and microbiological safety of livestock production systems is leading to changes in farm management. In line with the "One Health" concept, preventive and complementary solutions to the use of inputs such as chemical biocides and antibiotics are being developed. The application of bacteria capable of forming positive biofilms and guiding surface microbial ecology to limit the establishment of undesirable microorganisms is an emerging process to help maintain the hygiene of livestock buildings. Although the benefits of positive biofilms in the context of animal farming are increasingly established, their mode(s) of action as well as techniques to efficiently select appropriate species and/or strains to create these innovative solutions are still poorly documented. In order to contribute to the development of a new generation of products, we present an experimental approach adapted for the rational selection of species and strains for such applications. This process relies on the phenotypic analysis of the communities constituting the biofilms through confocal laser scanning microscopy (HCS-CLSM) and image analysis. This approach was used to screen a collection of candidate strains for their antagonistic properties against undesirable microorganisms, as well as to characterize interaction mechanisms within different models of mixed biofilms. The ability of candidate strains to stably coexist within mixed biofilms was studied with the aim of creating beneficial consortia with an increased capacity to colonize surfaces and to prevent/reduce the risk of colonization by undesirable microorganisms. In parallel, a sampling method based on the collection of representative material coupons from livestock building surfaces was established to characterize environmental biofilms and to study the in situ effects of applying positive biofilms. Based on these results, we initiate a discussion regarding opportunities for improvement in formulating next-generation positive biofilms. Furthermore, we examine the advantages and benefits inherent to these products as complementary elements to biosafety methods traditionally employed in livestock systems.

法语. La nécessité d'améliorer le bien-être animal, la durabilité et la sécurité microbiologique des systèmes de production entraîne des évolutions dans les itinéraires techniques des élevages. En accord avec le concept "One Health", des solutions préventives et complémentaires à l'utilisation d'intrants tels que les biocides chimiques et les antibiotiques sont en cours de développement. L'application de bactéries capables de former des biofilms positifs et de guider l'écologie microbienne de surface pour limiter l'installation de microorganismes indésirables est un procédé émergent pour aider à maintenir l'hygiène des bâtiments d'élevage. Bien que les bénéfices des biofilms positifs dans le contexte des exploitations agricoles soient de plus en plus établis, leur(s) mode(s) d'action ainsi que les techniques permettant de sélectionner de manière efficace les espèces et/ou souches appropriées pour composer ces solutions innovantes sont encore peu documentés. Dans l'optique d'aider à développer une nouvelle génération de produits, nous présentons une approche expérimentale adaptée à la sélection rationnelle d'espèces et de souches pour de telles applications. Ce processus repose sur l'analyse phénotypique des communautés constituant les biofilms par microscopie confocale à balayage laser (HCS-CLSM) et analyse d'images. Cette démarche a été utilisée pour cribler une collection de souches candidates pour leur propriétés antagonistes vis-à-vis de microorganismes indésirables, ainsi que pour caractériser les mécanismes d'interaction au sein de différents modèles de biofilms mixtes. La capacité des souches candidates à coexister de manière stable au sein de biofilms mixtes a été étudiée en vue de créer des consortiums bénéfiques ayant une capacité accrue à coloniser les surfaces et à éviter/réduire le risque de colonisation par des communautés de microorganismes indésirables. En parallèle, une méthode d'échantillonnage basée sur le prélèvement de coupons de matériaux représentatifs des surfaces de bâtiments d'élevage a été mise en place pour caractériser les biofilms environnementaux, et étudier in situ les effets de l'application de biofilms positifs. A partir de ces résultats, nous engageons une discussion portant sur les opportunités d'amélioration en ce qui concerne la formulation de biofilms positifs de nouvelle génération. De plus, nous examinons les avantages et les bénéfices inhérents à ces produits en tant qu'éléments complémentaires aux méthodes de biosécurité traditionnellement employées dans les bâtiments d'élevage.