Cours ©cosyst¨me et biofilm

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Ministre de lenseignement suprieur Universit de Monastir Facult de Mdecine Dentaire

COSYSTME ET BIOFILM ORAL

Comment dfinir un cosystme ? Quels sont les dterminants cologiques de la cavit buccale ? Quest-ce quun biofilm ? Comment se forme un biofilm ? Quelles sont les particularits du biofilm oral ?Objectifs

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Cavit buccale: cosystme complexe et diversifie. Microorganismes varis: > 700 espces bactriennes Parasites, champignons et levures, mycoplasmes 6 milliards de nouvelles bactries sont produites en 1 ou 2 h dans la bouche de chaque individu. Coexistence de micro organismes dans un mme habitat sous forme de plaque bactrienne ou biofilm dentaire. Biofilm lorigine de pathologies infectieusesIntroduction

QUEST-CE QUUN COSYSTME ?

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groupes dorganismes Un cosystme: 2 parties principales:Communaut biotique

(organismes vivants de lcosystme)Milieu abiotique

(lments physiques et biochimiques de lcosystme)milieu physique ou inanim.Un systme dinteractions

QUELS SONT LES DTERMINANTSCOLOGIQUES DE LA CAVITORALE ?

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Facteurs physiquesFacteurs nutritionnelsFacteurs dinhibitionLadhrence bactrienne

Facteurs physiquesTemprature :- Moyenne de 37C - Langue ( T varie de 0 60C) - bactries prdominantes: msophiles (25 40c) Humidit :Salive et fluide gingivalDbit salivaire : 0,4 ml/mn au repos >3 ml/mnHyposialie ou asialie : composition du biofilm oral

pH: pH optimal de croissance (6 7,8) rle stabilisateur du pouvoir tampon de la salive pH alcalin des poches parodontales : Bactries alcalinophiles pH acide de la lsion carieuse: Bactries acidogniques et aciduriques Facteurs physiques

Gaz:Oxygne et gaz carbonique [ CO2] cavit buccale > [ CO2] air +++ Bactries capnohiles (ex. capnocytophaga) [O2] air = 21% vs 1 2 % poche parodontale Facteurs physiques

Potentiel doxydorduction (Eh) :

Eh + 200 mV (arobiose)StreptococcusActinomycesEh faible poche parodontale(-300mV)A.ActinomycetemcomitansP. gingivalisEh - 140 mV (anarobiose)7 jours Facteurs physiques

Apport endogne : Aa et protines pour les bactries protolytiques : collagne du TC de lhte, salive , FG. Vitamines, facteurs de croissance, stradiol, progestrone, hmine (BGN) : Fluide gingival Mtabolismes de certaines bactries (S. mutans procurent aux Veillonella le lactate)

Apport exogne : Facteurs nutritionnels:Transit des aliments +++

Facteurs dinhibition: La salive: rles +++ (cours immunologie)Rle antibactrienInhibition mcaniqueFacteurs biochimiques et immunologiques Lysosyme : clivage du PG Systme lactoperoxydase-ions thiocyanate Lactoferrine : chlateur du fer Immunoglobulines : Ig G et Ig M +++ IgA scrtoires

Facteurs dinhibition:Espace gingivo-dentaire (cours immunologie)Cellules et molcules de limmunit exercent un contrle des populations bactriennes : Ig G, IgM, IgA du fluide gingival Systme complment PNNAntagonisme bactrien

Ladhrence bactrienne : Ladhsion est le processus dynamique permettant une bactrie de passer de ltat libre ltat fix C.Mouton 1994

Types dadhrence:

Adhrence une surface dentaireEMAILAdhrence une cellule pithliale

Types dadhrence:

Adhrence inter bactrienne homotypiquehtrotypique

Dynamique de ladhsion:

EMAIL

Rpulsion lectrostatique

Ponts par cations divalents (ca2+)

Adhsines spcifiques:Ligand -rcepteurPAE

Mdiateurs bactriens de ladhrence:EMAIL

Fixation par les fimbriae

Fixation par les glycocalyx

PAEEMAIL

Mdiateurs bactriens de ladhrence:

Lacide lipoteichoique (LTA)

QUEST-CE QUUN BIOFILM?

Un film de micro-organismes, dune ou de plusieurs espces, qui adhrent une surface submerge ou soumise un environnement aqueux. Association des substance extracellulaires polymriques

Chardin H, 2006

COMMENT SE FORME UN BIOFILM ?

Etapes de formation dun biofilm

Attachement rversibleSupport solideColonisateurs primairesAdhsion irrversibleMatrice extracellulaire (slime)

Matrice: protines, polysaccharides, acides nucliques

Formation de microcolonies

Co-agrgatsCo-agrgatsCellule seule

Colonisateurs secondaires

Division cellulaire

Maturation du biofilmPoreCanal interne

Dtachement et dissmination des cellules du biofilm

Flux du milieu environnant

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Biofilm mixte (cocci etbatnnets)sur la surface duneplanteCanalisation deaux usesBiofilm dans une flaque deaudans la nature Biofilm duncosystme aquatiquealpinExemples de biofilms

Biofilm oral

Biofilm sur une prothse

Biofilm surcathter

Biofilm danslintestin

Biofilm sur lapeau

dans le domaine biomdical

COMMENT SE FORME LE BIOFILM ORAL ?

Etapes de formation du biofilm oralPellicule acquise exogneEMAILCa++Ca++Ca++Ca++Ca++Ca++

-ooc

coo-+Ca+

Bactries pionniresAcide sialique(glycoprotine salivaire)Ca dorigine salivaireCa libres des cristaux HA

Pellicule acquise exogneLa P.A.E est un film organique dorigine salivaire, libre de toute lment cellulaire, dune paisseur de 1 m, adsorb comme toute interface liquide-solide des milieux naturels, recouvre la surface de lmail et sert de support indispensable la fixation des bactries pionnires.

Dynamique de la formationDposition de la PAEColonisation initiale : T0 100 1000 B/mm22h 2X106 B/mm24 5 h (67% CG+)Accroissement en nombre et en volumeAccroissement de la diversit7 j: Fusobacterium et spirochtesApoge

EST-CE QUE LE BIOFILM INDUIT UNE PATHOLOGIE ?

Rponse: OUIEn pathologie mdicale: des bactries qui sorganisent en biofilms sont responsables dinfections. Le biofilm peut tre form par une seule espce bactrienne

- Ex: Legionnella pneumophila responsable de pneumonieCette bactrie se retrouve dans les canalisations deau- Biofilms se dveloppant sur des cathters: infection sur cathter (ex. sepsis staphylococcus aureus

-Biofilm qui adhrent sur des prothses: ex. articulaire, valvulaires (endocardite S. mitis),

- Infections opportunistes chez des patients avec un systme immunitaire affaibli par des traitements (chimio, radiothrapie) ou des maladies gnrales (SIDA, diabte, syndromes)

Biofilm oral

Biofilm sur une prothse

Biofilm surcathter

Biofilm danslintestin

Biofilm sur lapeau

dans le domaine biomdical

Pathologies orales

Biofilm endodontiqueBiofilm cariogneCoupe histologique dune partie apicale dun canalFlche: biofilmEndodontiqueEn bas: MEBdun apex avecun biofilm

SOCRANSKY & HAFFAJEE 2005Diversit des bactries retrouves dans les pathologies parodontalesformant le biofilm supragingival et le biofilm sous gingival

(bactrie planktonique: flottante dans la salive)Biofilm sur uneprothse amovible en rsine chez un patientavec une mauvaise hyginebucco-dentaire

Stomatite en rapport le Port dune prothse maxillaire

Accumulation de biofilm linterfaceDent-matriau (bridge), flche noire: carieSecondaire, flches blanches: hyperplasiegingivaleJoint dent-matriautat de surface (lisse, rugeuse)compositionchimique

Bord marginal irrgulier de la prothse (zircone) A: retention de biofilm. B: bord marginal lisse

Pri implantite

Rle du biofilmlunion fait la force Un grand nombre de paramtres favorables la croissance: la consommation d O2 par les bactries arobies est favorables aux espces anarobies. Un mtabolisme efficace: les macromolcules de lhte peuvent tre dgrad par un consortium de bactries orales.Antagonisme bactrien Une augmentation de la rsistance aux stress et aux agents antimicrobiens. Une augmentation de la virulence.

L'cosystme buccal est un milieu minemment complexe, dont la population microbienne commence tre connue en dtail; mais les associations bactriennes, frquentes dans le biofilm, sont encore mal prcises. Seules ces associations possdent les facteurs de virulence en nombre suffisant autorisent lorganisation des bactries en biofilm. Cette organisation bactrienne leur permet dexprimer pleinement leur potentiel pathogne, mais aussi dacqurir une rsistance accrue vis vis de lhte et des diffrents moyens chimiques utiliss en thrapeutiques.CONCLUSION