Distribution spatio-temporelle de l’O2 en biofilm bactérien multiespèces - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Spatiotemporal distribution of oxygen in a multispecies bacterial biofilm

Distribution spatio-temporelle de l’O2 en biofilm bactérien multiespèces

Wafa Ben Youssef
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1147293
  • IdRef : 263402223

Résumé

Invisible to the naked eye but very present, microorganisms are part of all ecosystems, and are mostly organized in complex communities called "biofilms". In order to derive general laws of their functioning, my thesis work is dedicated to a simplified multispecies biofilm model. The characterization of the development of this adherent community directed us towards the question of the dynamics of O2 in this system. Therefore, I developed an original experiment to map in situ and in real time the evolution of the O2 level. I first characterized the O2 dynamics in the absence of the biofilm. Then I determined the 3D spatiotemporal mapping of O2 during biofilm development. This allowed me to demonstrate the emergence of O2 gradients that I related to key events in the phenotypic development of the biofilm. O2 balance emerged here as a major factor in multispecies community structuring in a feedback loop where community development alters O2 distribution which alters community development. I also studied the ability of a 5th species to colonize the biofilm at different stages of development. I found that the installation of the 5th species is very limited when the biofilm pre-exists and this pre-existing biofilm determines the installation pattern of the 5th species in co-colonization mode. Finally, I will conclude on the major importance of environmental properties and O2 balance in the mechanisms of biofilm formation and give perspectives for further understanding and linking to biological properties.
Invisible à l’œil nue mais très présents, les microorganismes font partie de tous les écosystèmes, et sont pour la plupart organisés en communautés complexes dites « biofilms ». Afin de dégager des lois générales de leur fonctionnement, mon travail de thèse est dédié à un modèle de biofilm multiespèces simplifié. La caractérisation du développement de cette communauté adhérente nous a orienté vers la question de la dynamique de l’O2 dans ce système. J’ai donc mis au point une expérience originale pour cartographier in situ et en temps réel l'évolution du niveau d'O2. J’ai d’abord caractérisé la dynamique de l’O2 en absence du biofilm. J’ai ensuite déterminé la cartographie spatiotemporelle 3D de l’O2 lors du développement du biofilm. J’ai pu ainsi démontrer l’émergence des gradients d’O2 que j’ai mis en relation avec les événements clés du développement phénotypique du biofilm. L’équilibre de l’O2 est apparu ici comme un facteur majeur de la structuration de la communauté multiespèces dans une boucle de rétroaction où le développement de la communauté altère la distribution de l’O2 qui altère le développement de la communauté. J’ai aussi étudié la capacité d’une 5ème espèce à coloniser le biofilm à différents stades de son développement. J’ai trouvé que l’installation de la 5ème espèce est très limitée lorsque le biofilm préexiste et qu’il détermine le schéma d’installation de la 5ème espèce en mode de co-colonisation. Enfin, je conclurai sur l’importance majeure des propriétés de l’environnement et de l’équilibre de l’O2 dans les mécanismes de formation des biofilms et donnerai des perspectives pour en approfondir la compréhension et le lien aux propriétés biologiques.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03871026 , version 1 (25-11-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03871026 , version 1

Citer

Wafa Ben Youssef. Distribution spatio-temporelle de l’O2 en biofilm bactérien multiespèces. Biophysique. Sorbonne Université, 2022. Français. ⟨NNT : 2022SORUS082⟩. ⟨tel-03871026⟩
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