Biofilm - Définition

Introduction

Biofilm pour partie photosynthétique sur vase estuarienne exondée, se formant à marée descendante

Trous laissés par des bulles de méthane ayant éclaté dans le film superficiel sur une vase exondée

Autre exemple, essentiellement constitué d'algues couvrant une eau stagnante. Ce type de biofilm (en « voile » algual ou bactérien, ou les deux) ne perdure généralement pas (quelques jours à une ou deux semaines) sur l'eau, mais peut perdurer des années sur un sol (sable humide par exemple) ou sur de la vase

Le biofilm prend ici l'aspect d'une fine « croute », formée d'algues et bactéries fixant efficacement le sable soumis à érosion (sur un turricule de taupinière creusée dans un sable acide, qui malgré les pluies reste en place fixé par la substance mucilagineuses produites par les algues, bactéries. C'est aussi un substrat pour certains lichens mais qui ont ici fortement régressé en raison de la pollution de l'air (zone d'agriculture intensive et proche de 4 papeteries et d'une grande verrerie; sur le Plateau d'Helfaut près de la Colonne d'Helfaut dans le Pas-de-Calais, en France)

Les biofilms naturels sont fréquemment constitués de plusieurs espèces microbes, éventuellement en associations symbiotiques. Ici il s'agit d'un biofilm Polymicrobien cultivé sur une surface d'inox, en laboratoire, photographiée en microscopie à épifluorescence après 14 jours, avec coloration au 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) (échelle : trait = 20µm)

Un biofilm est une communauté plus ou moins complexe et symbiotique de micro-organismes (bactéries, champignons, algues ou protozoaires), adhérant entre eux et à une surface, et marquée par la sécrétion d'une matrice adhésive et protectrice.
Sa structure est hétérogène, souvent sous forme d'une matrice extracellulaire, et composée de substances polymères. La définition d'un biofilm peut légèrement varier : certains auteurs choisissent par exemple d'exclure du terme « biofilm » les communautés bactériennes ne produisant pas leur propre matrice extracellulaire.

S'étant jusque-là principalement attachée à étudier les cellules pour elles-mêmes et indépendamment de leur milieu, la microbiologie intègre les récents développements de la notion d'interactions avec le milieu et se tourne maintenant vers les biotopes, et notamment les biofilms, notamment observés comme habitat d'écotone ou comme élément du réseau trophique .

Généralités

Le mode de vie en biofilm est l'un des deux modes de comportement des organismes unicellulaires – l'autre alternative étant la flottaison libre de type dit "planctonique", dans un médium liquide, fluide ou même solide. John William Costerton a proposé en 1978 le terme de biofilm en suggérant que ce serait le mode de vie naturel de la plupart des micro-organismes. Cette proposition, qui s'appuyait initialement sur la comparaison du nombre de bactéries sous forme planctonique d'une part, et au sein de biofilms dans une rivière d'autre part, est désormais généralement admise par les microbiologistes.

Les biofilms sont, sauf exceptions, observés dans les milieux aqueux ou exposés à l'humidité. Ils peuvent se développer sur n'importe quel type de surface naturelle ou artificielle, qu'elle soit minérale (roche, interfaces air-liquide...) ou organique (peau, tube digestif des animaux, racines et feuilles des plantes), industrielle (canalisations, coques des navires) ou médicale (prothèses, cathéters),... Il est possible à un biofilm d'adhérer sur des matériaux "anti-adhésifs" comme le polytétrafluoréthylène (ou téflon). Voir l'article sur les micro-organismes extrémophiles pour la diversité étonnante de leurs habitats possibles dans les gammes de chaud, froid, pression, et autres extrêmes. Dans des conditions optimales de croissance, un biofilm peut rapidement devenir macroscopique, jusqu'à atteindre le mètre d'épaisseur si l'environnement le permet.