One of the most concerning characteristics of microbial biofilms is that of increased resistance to antimicrobial agents such as the commonly used biocide chlorhexidine (CHX). This can have huge impact on clinical, household and environmental settings. This is particularly alarming when it involves opportunistic pathogenic environmental organisms such as Delftia acidovorans as routine mitigation practices may fail to be effective. This thesis examines tolerance mechanisms of D. acidovorans biofilms exposed to CHX at inhibitory and sub-inhibitory concentrations. To achieve the study goals and objectives, a CHX-tolerant D. acidovorans strain (WT15), (Minimum Inhibitory Concentration; MIC-15 μg ml-1) was compared to a CHX-sensitive strain (MT51, MIC-1 μg ml-1) that was obtained by mutating the wild type strain using transposon mutagenesis. Specific morphological, structural and chemical compositional differences between the CHX-treated and untreated biofilms of wild type and mutant strains were documented using microscopic techniques including confocal laser scanning microscopy (CLSM), scanning transmission x-ray microscopy (STXM), transmission electron microscopy (TEM) and infrared (IR) spectroscopy. Molecular level changes between biofilms formed by these two strains due to CHX treatment were compared using whole-cell proteomic analysis (determined using differential in-gel electrophoresis, or DIGE) along with fatty acid methyl ester (FAME) analysis. The gene disrupted by transposon insertion that led to increased susceptibility to CHX in the mutant strain was identified as tolQ. CLSM revealed differences in biofilm architecture and thickness between the biofilms formed by strains WT15 and MT51. STXM analyses showed that WT15 biofilms contained two morpho-chemical cell variants; whereas, only one type was detected in MT51 biofilms. STXM and IR spectral analyses revealed that CHX-susceptible MT51 cells accumulated the highest levels of CHX, an observation supported by TEM wherein prominent changes in the cell envelope of CHX-susceptible MT51 cells were observed. DIGE analysis demonstrated that numerous changes in protein abundance occurred in biofilm cells following CHX exposure and that most of these proteins were associated with amino acid and lipid biosynthesis, protein translation, energy metabolism and stress-related functions. Overall, these studies indicate the probable role of the cell membrane and TolQ protein in CHX tolerance in D. acidovorans biofilms, in association with various proteins that are differentially-expressed.

Le but de ce travail a été d’étudier l’influence d’un certain nombre de composés actifs de nature différente sur les microorganismes commensaux de la peau humaine et des microorganismes proches en s’intéressant tout particulièrement à la formation de biofilms mono-espèces et binaires par ces microorganismes, afin d’étudier les mécanismes d’action de ces composés, et de chercher à définir la structure de la matrice de ces biofilms (travail réalisé sur la souche acnéique cutanée Cutibacterium acnes RT5) ; 1 ; Pour la première fois, il a été montré que l’antibiotique azithromycine dans les concentrations subunhibitrices stimule la croissance des biofilms de la souche saprophyte de P. chlororaphis 446, et que le système de détection du quorum sensing AHL-dépendant participe à ce processus. La stimulation de la croissance des biofilms par l’azithromycine s’expliquerait par la synthèse de polysaccharides de matrice, conduisant à une résistance accrue au choc thermique des biofilms. 2. L’effet inhibiteur de l’agent authelminthique niclosamide sur la croissance des cultures planctoniques et des biofilms de S. aureus, M luteus C01 et K. schroeteri H01 a été découvert. 3. Il a été montré que l’UTX ™ et le PS291 ® utilisés en cosmétique suppriment significativement la croissance des biofilms S. aureus MFP03 et de C. acnes, sans effet toxique. L’UTW déplace la balance des bactéries viables vers S. epidermidis MFP04 dans un biofilm binaire de S. aureus MFP03 et de S epidermidis MFP04. Dans les biofilms binaires de S. aureus MFP03 et de C. acnes RT5, les deux composés équilibrent la balance en faveur de C. acnes RT5. 4. Un effet des NUPs (ANF et CNP a été montré pour la première fois sur S. aureus, S epidermidis et C. acnes. Une dépendance vis-à-vis des conditions de culture de l’effet des NUPs sur la croissance des biofilms de ces microorganismes a été démontrée. 5. Une technique pour isoler la matrice des biofilms des bactéries à Gram positif a été développée. Il a été démontré que les composants dominants de la matrice des biofilms de C. acnes RT5 sont les polysaccharides. 6. Pour la première fois, une étude approfondie du protéome total de la matrice de C. acnes RT5 a été réalisée. La présence de plus de 400 protéines dans la matrice, la présence d’un grand nombre d’hydrolases, spécifiques de divers substrats, et d’autres enzymes qui fournissent un potentiel catalytique élevé à la matrice des biofilms de C. acnes RT5 ont été découverts. 7. L’analyse SERS de la biomasse et de la matrice des biofilms de C. acnes RT5 a été réalisée pour la première fois, le profil spectral des cellules et de la matrice de C. acnes RT5 ont été compilés, ce qui permettra de l’utiliser pour créer une base de données de spectres SERS. / Résumé en anglais non fourni.