La gestion de l'infection endodontique est la clé de la réussite de tout traitement endodontique. La reproduction in vitro du biofilm endocanalaire sauvage, qui se compose d'environ 500 espèces bactériennes différentes est à ce jour impossible. Cependant, tester un protocole de désinfection dans des conditions de laboratoire et ce avant toute application clinique reste indispensable. Il ressort que le développement d'un modèle qui ressemblerait structurellement à son type homologue sauvage se montre crucial. Dans le laboratoire MICORALIS (EA 7354) nous nous sommes intéressés à la conception et à la réalisation d'un biofilm polybactérien artificiel. La recherche bibliographique a permis de sélectionner S. salivarius, E. faecalis, F. nucleatum et P. gingivalis qui sont des représentants de différents groupes colonisateurs de l’espace endodontique et qui coexistent. Après une série d'analyse au MEB puis des examens à l'aide de la technique FISH-confocale (sondes ARNr 16S), nous avons pu démontrer que ces bactéries sont présentes dans la composition d’un biofilm mature après 21 jours sur la dentine péricanalaire. Ces investigations nous ont permis de géo-localiser des bactéries dans les tubuli dentinaires jusqu’à 500µm et parmi elles, P. gingivalis était statistiquement prédominante. Afin de répondre aux exigences des objectifs de notre étude, six groupes de 12 échantillons contaminés par le biofilm expérimental ont servi à tester 6 techniques de décontamination endodontique / Management of infection is the key to a successful root canal treatment and development of a study model of endodontic biofilm which resemble structurally to its wild type counterpart seems crucial before any clinical application of different protocols. However, the in vitro reproduction of the root canal biofilm which consists of about 500 different bacterial species is very difficult. In laboratory MICORALIS (EA 7354) we were interested in conception of an artificial polybacterial. The bibliographical research allowed to choose S. salivarius, E. faecalis, F. nucleatum and P. gingivalis which are representatives of different groups of root canal biofilm colonizers. Following a series of periodic Scanning Electron Microscopies of samples and furthermore by help of FISH-Confocal imaging of 16S rRNA, we could prove the presence of these bacteria inside the biofilm structure and illustrate their distribution over the root canal system. In addition, it was possible also to confirm the maturation time needed to obtain the biofilm model, which is resistant enough to be used in vitro for endodontic disinfection investigation. After being characterized, we treated the model biofilm with different endodontic decontamination protocols

Le travail décrit dans cette thèse a été mené à l'interface entre trois disciplines: l'électrochimie, la science des matériaux et la microbiologie. L'objectif de cette recherche était tout d'abord d'étudier l'activité de bactéries immobilisées dans un film de silice déposé par le procédé sol-gel à la surface d'électrodes. Les applications potentielles de ce travail fondamental sont les biocapteurs, les bioréacteurs ou biopiles. L'encapsulation bactérienne assistée par électrochimie a été développée en utilisant l'électrolyse du sol de départ pour immobiliser la bactérie Escherichia Coli dans une couche mince sol-gel hybride. La combinaison de précurseurs de silice, de chitosan, de poly(ehtylène glycol) et de tréhalose permet de préserver l'intégrité membranaire et l'activité métabolique. L'électrochimie a ensuite été utilisée comme moyen analytique. Shewanella putrefaciens et Pseudomonas fluorescens ont été encapsulées dans un film à base de silice et les réactions de transfert d'électron de la bactérie à différent médiateurs rédox ont été analysées. Des nanotubes de carbone fonctionnalisés par des espèces ferrocène et la protéine rédox cytochrome c ont été utilisés pour faciliter ce transfert électronique au sein de cette matrice de silice isolante, permettant l'obtention d'un biofilm artificiel. Ces deux types de médiateurs, chimique ou biologique, ont conduit à des sensibilités différentes de la bioélectrode à l'ajout du substrat pourvoyeur d'électron en raison des mécanismes différents impliqués pour transférer ces électrons. L'immobilisation de protéines rédox membranaires a également été considérée dans ces couches minces inorganiques pour favoriser la stabilité de la réponse électrocatalytique. Les protéines considérées impliquent des mécanismes de transfert électronique différents, soit direct pour le cytochrome P450 (CYP1A2), soit médié pour la mandélate déshydrogénase. Finalement, l'influence de l'encapsulation dans une matrice sol-gel hybride sur l'infectivité du bactériophage [phi]X174 a été étudiée, montrant l'effet protecteur de la polyéthylènenimine ou du glycérol / The work reported in this thesis has been developed at the interface between three disciplines, i.e., electrochemistry, material science and microbiology. The purpose of this research was first to study the activity of bacteria immobilized in silica-based films prepared by the sol-gel process on electrode surfaces. Potential applications concern biosensors, bioreactors and biofuel cells. Electrochemically assisted bacterial encapsulation has been developed, using sol electrolysis to immobilize Escherichia coli in a hybrid sol-gel layer. The combination of silica precursors, chitosan, poly(ethylene glycol) and trehalose allowed preservation of cell membrane integrity and metabolic activity. Electrochemistry was then considered as an analytical method. Shewanella putrefaciens and Pseudomonas fluorescens have been encapsulated in silica-based films and the electron transfer reactions from bacteria to different redox mediators have been monitored. Single-walled carbon nanotubes functionalized with ferrocene moieties and bovine heart cytochrome c have been considered as redox shuttles to facilitate the electron transfer in the non-conducting silica matrix, leading to the elaboration of artificial biofilms. Interestingly, these two classes of mediator, i.e. chemical and biological, led to different substrate sensitivity because of their different mechanism of interaction with the bacteria. Immobilization of membrane associated redox proteins in sol-gel films have been then considered and applied for electrocatalysis. Direct and mediated electrochemical communication has been investigated between the electrode surface and cytochrome P450 (CYP1A2) or mandelate dehydrogenase, respectively, showing the interest of sol-gel to stabilize the bioelectrocatalytic reaction. Finally, the influence of encapsulation in a hybrid sol-gel matrix on the infectivity of bacteriophage [phi]X174 has been studied and the protective effect of polyethyleneimine or glycerol was shown