ÉCOSYSTÈME ET BIOFILM ORAL
• Comment définir un écosystème ?• Quels sont les déterminants écologiques de la cavité buccale ?• Qu’est-ce qu’un biofilm ?• Comment se forme un biofilm ?• Quelles sont les particularités du biofilm oral ?
Objectifs
− Cavité buccale: écosystème complexe et diversifiée.− Microorganismes variés: > 700 espèces bactériennes Parasites, champignons et levures, mycoplasmes− 6 milliards de nouvelles bactéries sont produites en 1 ou 2 h dans la bouche de chaque individu.− Coexistence de micro organismes dans un même habitat sous forme de plaque bactérienne ou biofilm dentaire.− Biofilm à l’origine de pathologies infectieuses
Introduction
QU’EST-CE QU’UN ÉCOSYSTÈME ?
groupes d’organismes
Un écosystème: 2 parties principales:
Communauté biotique
(organismes vivants de l’écosystème)
Milieu abiotique
(éléments physiques et biochimiques de l’écosystème)
milieu physique ou inanimé.
Un système d’interactions
QUELS SONT LES DÉTERMINANTS
ÉCOLOGIQUES DE LA CAVITÉORALE ?
Facteurs physiques
Facteurs nutritionnels
Facteurs d’inhibition
L’adhérence bactérienne
Facteurs physiques
Température :
- Moyenne de 37°C
- Langue ( T° varie de 0 à 60°C)
- bactéries prédominantes: mésophiles (25 – 40°c)
Humidité :-Salive et fluide gingival
-Débit salivaire : 0,4 ml/mn au repos >3 ml/mn
-Hyposialie ou asialie : composition du biofilm oral
pH:• pH optimal de croissance (6 – 7,8)
• rôle stabilisateur du pouvoir tampon de la salive
• pH alcalin des poches parodontales : Bactéries
alcalinophiles
• pH acide de la lésion carieuse: Bactéries acidogéniques
et aciduriques
Facteurs physiques
Gaz:•Oxygène et gaz carbonique
• [ CO2] cavité buccale > [ CO2] air +++ Bactéries
capnohiles (ex. capnocytophaga)
• [O2] air = 21% vs 1 à 2 % poche parodontale
Facteurs physiques
Potentiel d’oxydoréduction (Eh) :
Eh + 200 mV (aérobiose)StreptococcusActinomyces
Eh faible poche parodontale(-300mV)A.ActinomycetemcomitansP. gingivalis
Eh - 140 mV (anaérobiose)
7 jours
Facteurs physiques
Apport endogène :• Aa et protéines pour les bactéries protéolytiques :
collagène du TC de l’hôte, salive , FG.
• Vitamines, facteurs de croissance, œstradiol,
progestérone, hémine (BGN) : Fluide gingival
• Métabolismes de certaines bactéries
(S. mutans procurent aux Veillonella le lactate)
Apport exogène :
Facteurs nutritionnels:
Transit des aliments +++
Facteurs d’inhibition: La salive: rôles +++ (cours immunologie)
Rôle antibactérien Inhibition mécanique
Facteurs biochimiques et immunologiques
Lysosyme : clivage du PG Systéme lactoperoxydase-ions thiocyanate Lactoferrine : chélateur du fer Immunoglobulines : Ig G et Ig M
+++ IgA sécrétoires
Facteurs d’inhibition:Espace gingivo-dentaire (cours immunologie)
Cellules et molécules de l’immunité exercent un contrôle des populations bactériennes :
• Ig G, IgM, IgA du fluide gingival• Système complément• PNN
Antagonisme bactérien
L’adhérence bactérienne :
« L’adhésion est le processus dynamique permettant à une bactérie de passer de l’état libre à l’état fixé » C.Mouton 1994
Types d’adhérence:
Adhérence à une surface dentaire
EMAI
LAdhérence à une cellule
épithéliale
Types d’adhérence:Adhérence inter bactérienne
homotypique hétérotypique
Dynamique de l’adhésion:
Répulsion électrostatique
Ponts par cations divalents (ca2+)
Adhésines spécifiques:
Ligand -récepteur
PAE
Médiateurs bactériens de l’adhérence:
Fixation par les fimbriae
Fixation par les glycocalyx
PAE
Médiateurs bactériens de l’adhérence:
L’acide lipoteichoique (LTA)
QU’EST-CE QU’UN BIOFILM?
Un film de micro-organismes, d’une ou de plusieurs espèces, qui adhérent à une surface submergée ou soumise à un environnement aqueux. Association à des substance extracellulaires polymériques
Chardin H, 2006
COMMENT SE FORME UN BIOFILM ?
Etapes de formation d’un biofilm
Attachement réversible
Support solide
Colonisateurs primaires
Adhésion irréversible
Matrice extracellulaire
(slime)
Matrice: protéines, polysaccharides, acides nucliques
Formation de microcolonies
Co-agrégatsCo-agrégatsCellule seule
Colonisateurs secondaires
Division cellulaire
Maturation du biofilm
PoreCanal interne
Détachement et dissémination des cellules du biofilm
Flux du milieu environnant
Biofilm mixte (cocci et
batônnets)sur la surface
d’uneplante
Canalisation d’eaux usées
Biofilm dans une flaque d’eau
dans la nature …
Biofilm d’unécosystème aquatique
alpin
Exemples de biofilms
Biofilm oral
Biofilm sur une prothèse
Biofilm surcathéter
Biofilm dansl‘intestin
Biofilm sur lapeau
dans le domaine biomédical …
COMMENT SE FORME LE BIOFILM ORAL ?
Etapes de formation du biofilm oralPellicule acquise exogène
EMAI
L
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
-ooc
coo-+Ca+Bactéries pionnière
s
Acide sialique(glycoprotéine salivaire)
Ca d’origine salivaire
Ca libres des cristaux HA
Pellicule acquise exogène
La P.A.E est un film organique d’origine salivaire, libre de toute élément cellulaire, d’une épaisseur de 1 μm, adsorbé comme à toute interface liquide-solide des milieux naturels, recouvre la surface de l’émail et sert de support indispensable à la fixation des bactéries pionnières.
Dynamique de la formation
Déposition de la PAE
Colonisation initiale : T0 100 à 1000 B/mm2
2h 2X106 B/mm2
4 à 5 h (67% CG+)
Accroissement en nombre et en
volume
Accroissement de la diversité
7 j: Fusobacterium et spirochètes
Apogée
EST-CE QUE LE BIOFILM INDUIT UNE PATHOLOGIE ?
Réponse: OUIEn pathologie médicale: des bactéries qui s’organisent en biofilms sont responsables d’infections. Le biofilm peut être formé par une seule espèce bactérienne
- Ex: Legionnella pneumophila responsable de pneumonieCette bactérie se retrouve dans les canalisations d’eau- Biofilms se développant sur des cathéters: infection sur cathéter (ex. sepsis à staphylococcus aureus
-Biofilm qui adhérent sur des prothèses: ex. articulaire, valvulaires (endocardite à S. mitis…),
- Infections opportunistes chez des patients avec un système immunitaire affaibli par des traitements (chimio, radiothérapie) ou des maladies générales (SIDA, diabète, syndromes…)
Biofilm oral
Biofilm sur une prothèse
Biofilm surcathéter
Biofilm dansl‘intestin
Biofilm sur lapeau
dans le domaine biomédical …
Pathologies orales
Biofilm endodontique
Biofilm cariogène
Coupe histologique d’une partie apicale d’un canalFlèche: biofilmEndodontiqueEn bas: MEBd’un apex avecun biofilm
SOCRANSKY & HAFFAJEE 2005
Diversité des bactéries retrouvées dans les pathologies parodontalesformant le biofilm supragingival et le biofilm sous gingival
(bactérie planktonique: flottante dans la salive)
Biofilm sur uneprothèse amovible en résine chez un patientavec une mauvaise hygiènebucco-dentaire
Stomatite en rapport le Port d’une prothèse maxillaire
Accumulation de biofilm à l’interfaceDent-matériau (bridge), flèche noire: carieSecondaire, flèches blanches: hyperplasiegingivale
Joint dent-matériauÉtat de surface (lisse, rugeuse)compositionchimique
Bord marginal irrégulier de la prothèse (zircone) A: retention de biofilm. B: bord marginal lisse
Péri implantite
Rôle du biofilm l’union fait la force
Un grand nombre de paramètres favorables à la croissance: la consommation d’ O2 par les bactéries aérobies est favorables aux espèces anaérobies. Un métabolisme efficace: les macromolécules de l’hôte peuvent être dégradé par un consortium de bactéries orales.Antagonisme bactérien Une augmentation de la résistance aux stress et aux agents antimicrobiens. Une augmentation de la virulence.
L'écosystème buccal est un milieu éminemment complexe, dont la population microbienne commence à être connue en détail; mais les associations bactériennes, fréquentes dans le biofilm, sont encore mal précisées. Seules ces associations possèdent les facteurs de virulence en nombre suffisant autorisent l’organisation des bactéries en biofilm. Cette organisation bactérienne leur permet d’exprimer pleinement leur potentiel pathogène, mais aussi d’acquérir une résistance accrue vis à vis de l’hôte et des différents moyens chimiques utilisés en thérapeutiques.
CONCLUSION
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