Exploitation du potentiel des bactériophages dans le traitement des surfaces en contact avec l'eau, contaminées par un biofilm de P. aeruginosa

par Vanessa Magin

Thèse de doctorat en Génie des Procédés et Bioprocédés

Sous la direction de Yves Andres.

Soutenue le 06-09-2019

à l'Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Nantes) , en partenariat avec Traitement Eau Air Métrologie (laboratoire) , Département Systèmes énergétiques et environnement (laboratoire) et de Laboratoire de Génie des procédés – environnement – agro-alimentaire (GEPEA) (Saint-Nazaire) (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Le Cann.

Le jury était composé de Yves Andres, Djamel Drider, Didier Hocquet, Nathalie Van der Mee, Nathalie Garrec.

Les rapporteurs étaient Djamel Drider, Didier Hocquet.


  • Résumé

    P. aeruginosa fait partie des bactéries classées comme multirésistantes. Ce bacille est un agent pathogène opportuniste susceptible d’être présent dans les réseaux d’eau. Les contaminations sont souvent localisées au niveau des points d’usage et sont à l’origine de risques sanitaires et économiques pour les établissements de santé et les industries. Bien que différents procédés de traitements soient couramment appliqués certaines contaminations persistent sous la forme de biofilm et altèrent la qualité de l’EDCH, tout en devenant un potentiel réservoir de dissémination. L’absence de traitements efficaces et l’impact négatif des biocides sur l’environnement sont en faveur du développement de nouvelles alternatives. Les bactériophages sont exclusivement des virus de bactéries. Ces prédateurs naturels sont omniprésents dans l'environnement, ce qui nous permet de disposer d'une grande diversité et ont l’avantage des’auto-répliquer en présence de leur hôte. Dans ce contexte, cette étude évalue le potentiel de ces virus en tant qu'agents de biocontrôle pour éliminer les biofilms de P. aeruginosa. Neuf souches de P. aeruginosa, incluant la souche référence PAO1 et des souches environnementales, ont été utilisées pour étudier l'activité de neuf phages appartenant à la famille des Caudovirales. Un screening a été réalisé permettant par la méthode des spots test de sélectionner les phages les plus efficaces et les souches sensibles. Les bactéries ont ensuite été cultivées dans un milieu mineral minimum et l'efficacité des phages a été étudiée sur une culture exponentielle. Le suivi de la densité optique a permis de mettre évidence trois profils d’activités différents. Sur la base de ces résultats, deux phages et deux souches ont été conservés pour réaliser des tests sur des biofilms de 24 h implantés à la surface de coupons en INOX, représentatif des surfaces industrielles ou thermales. L’efficacité du traitement par les phages durant 14 h a été évaluée par qPCR viable. Une réduction maximale de 1,7 équivalent Log UFC.cm2 /coupon a été obtenu selon le couple étudié. Les résultats mettent également en avant une répartition des phages en faveur des cellules planctoniques, contrôlant ainsi efficacement la dissémination du biofilm dans l’environnement. Cette étude met en évidence une action des phages qui est dépendante de la souche de P. aeruginosa ainsi que de l'état physiologiques des cellules (planctoniques ou sessiles) ce qui rend difficile l’élimination d’un biofilm, même jeune. Dans le but d’améliorer l’infection de ces structures il pourrait être envisagé d'associer l'activité de plusieurs phages dans un cocktail ou de les combiner à d'autres molécules d’intérêts.

  • Titre traduit

    Exploration of the potential of bacteriophages in the treatment of surfaces in contact with water, contaminated by a biofilm of Pseudonomas aeruginosa


  • Résumé

    P. aeruginosa is one of the bacteria classified as multiresistant. This bacillus is an opportunistic pathogen that may be present in water networks. Contaminations are often located at the point of use and are at the origin of health and economic issues for health facilities and industries. Although different treatment processes are commonly applied, certain contaminations persist in the form of biofilm, alter the quality of EDCH and represent a reservoir of dissemination. The lack of effective treatments and the negative impact of biocides on the environment favor the development of new alternatives. Bacteriophages are exclusively bacterial viruses. These natural predators are ubiquitous in the environment, which allows us to have a great diversity, and have the advantage of self replicationin the presence of their host. In this context, this work explores the potential of these viruses as biocontrol agents to eliminate P. aeruginosa biofilms in addition to existing solutions. Nine strains of P. aeruginosa, including PAO1 reference strain and environmental strains were used to study the activity of nine phages belonging to the family Caudovirales. A screening was carried out allowing by the spottest method to select the most effective phages and sensitives trains. A screening was carried out allowing by the spot test method to select the most effective phages and sensitive strains. Bacteria were then cultivated in a mineral minimum medium and the efficiency of the phages was studied on an exponential culture phase. Monitoring of optical density has enabled to highlight three different activity profiles. On the basis of these results, two phages and two strains were kept for testing on 24-hour biofilms implanted on the surface of stainless steel coupons, representative of industrial or thermal surfaces. The efficacy of phage treatment for 14 h was evaluated by viable qPCR. A maximum reduction of 1.7 log equivalent UFC.cm2 / coupon was obtained according to the couple studied. The results also highlight a phage distribution in favor of planktonic cells, effectively controlling the release of biofilm into the environment. This study demonstrates a phage action that is dependent on the P. aeruginosa strain as well as the physiological state of the cells (planktonic or sessile). The complexity of the biofilms’ structure makes it difficult to eliminate them, even when young. In order to improve the infection of these structures it could be considered to associate the activity of several phages in a cocktail or to combine them with other molecules of interest.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : IMT Atlantique - Campus Nantes. Centre de documentation.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.