Cinétique de détachement de microorganismes modèles adsorbés sur des surfaces d'acier inoxydable : Effet de la rugosité et de l'orientation cristallographique. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Cinétique de détachement de microorganismes modèles adsorbés sur des surfaces d'acier inoxydable : Effet de la rugosité et de l'orientation cristallographique.

Résumé

Using a radial flow chamber, we study Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli and Staphylococcus epidermidis kinetics of detachment from stainless steel substrates. Samples of similar surface chemistry, but with different surface topologies are compared: mirror polished and electro-chemically etched. Different grain sizes (20, 40 and 100 microm) and different etching depths (100-650 nm) are tested. Cells are removed from the substrate according to a first-order kinetics defining two macroscopic parameters that depend on the applied stress: the detachment efficiency and the detachment rate constant. Whatever the surface topology, detachment occurs above a threshold and its rate is strongly stimulated by the applied stress. The detachment efficiency is characterized by the shear stress at which half of the cells detach and is independent of surface topology. In contrast, detachment is faster from etched than mirror polished surfaces. Finally, we also show the preferential adhesion of cells to grains of < 001 > crystallographic orientation with respect to the surface.
Les aciers inoxydables sont des matériaux couramment utilisés dans les industries agroalimentaires, la restauration collective mais également dans le milieu médical et hospitalier. Dans ces domaines, les phénomènes de bioadhésion de microorganismes sur ces substrats sont fréquents et peuvent entraîner des problèmes de santé publique tels que des infections toxicologiques ou des contaminations chez des sujets porteurs de matériau étranger (cathéter, prothèse).
Dans ce travail, effectué en partenariat avec le groupe sidérugique Ugine-Alz, nous nous sommes intéressés, à l'aide d'une chambre à flux radial, à l'étude quantitative des cinétiques de détachement de trois microorganismes après adhésion sur des surfaces d'acier inoxydable. Saccharomyces cerevisiae, une levure, est représentative des eucaryotes, Escherichia coli est une bactérie Gram- et Staphylococcus epidermidis, une bactérie Gram+. Les états de surface des aciers inoxydables utilisés sont des échantillons polis miroir (PM) et polis attaqués (PA) avec des tailles de grain différentes (20, 40 et 100 µm) et différentes profondeurs d'attaque des joints de grain (100 ± 50 nm, 150 ± 50 nm, 650 ± 150 nm). L'utilisation de ces différents états de surface ne modifie pas la valeur de la contrainte nécessaire pour détacher 50 % des microorganismes (seuil de détachement). Par contre, la profondeur d'attaque des joints de grain et, dans une moindre mesure, la taille de grain (20, 40 et 100 µm) accélèrent la cinétique de détachement de S. cerevisiae, grosse cellule non déformable et ralentissent celle d'E. coli, petite cellule déformable. Enfin, une adhésion préférentielle a été mise en évidence, pour les trois types de cellules, sur les grains d'orientation cristallographiques <001>.
Les observtions expérimentales ont par ailleurs été rationalisées à l'aide du modèle de B. Fourcade, D. Garrivier et E. Décavé (Décavé et al., 2002) et par le biais d'une analyse qualitative des interactions cellule-substrat en fonction de la taille et de la déformabilité des cellules.
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Dates et versions

tel-00092551 , version 1 (11-09-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00092551 , version 1

Citer

Magali Demilly. Cinétique de détachement de microorganismes modèles adsorbés sur des surfaces d'acier inoxydable : Effet de la rugosité et de l'orientation cristallographique.. Sciences du Vivant [q-bio]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00092551⟩

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