La présence de bactéries en suspension est un problème dans les milieux agroalimentaire et biomédical car elle se poursuit par l’adhésion des bactéries sur une surface
jusqu’à l’obtention de biofilms bactériens, des bio-structures moins sensibles à l’action des
antibiotiques que les bactéries planctoniques. Deux axes de recherche ont été menés : le
premier a consisté à caractériser l’interface bactérie-surface alors que le second a permis
de déterminer la présence ou non de bactéries pathogènes en solution.
Malgré une littérature abondante sur les processus de l’adhésion bactérienne,
l’interface surface – bactérie est encore mal comprise principalement à cause du manque de
caractérisation à l’échelle moléculaire. Nous avons utilisé une technique d’optique non
linéaire du second ordre pour sonder spécifiquement des interfaces ordonnées à l’échelle
moléculaire. Il s’agit de la spectroscopie vibrationnelle de Génération de Fréquence Somme
(SFG) à large bande. Le principe consiste à envoyer un faisceau picoseconde visible et un
faisceau femtoseconde infrarouge (accordé aux longueurs d’onde des vibrations des
molécules de la surface) sur l’échantillon en contact avec les bactéries dans l’eau distillée.
L’optimisation de la déconvolution et de la modélisation du spectre SFG obtenu a permis
alors d’obtenir quantitativement la conformation des molécules de la surface. Nous avons
démontré que les bactéries seules en suspension avaient un impact sur la conformation du
support pouvant conduire à une augmentation ou à une diminution de la colonisation
bactérienne selon le caractère hydrophobe / hydrophile de la paroi bactérienne. Cette étude in
situ démontre que l’effet des bactéries sur la conformation des surfaces est à prendre en
compte lors de l’ingénierie de nouveaux matériaux à effet antiadhésif et/ou bactéricide.
Dans le second axe de recherche, l’objectif est de détecter et d’identifier des bactéries
pathogènes (à l’origine de graves épidémies comme E. coli entérohémorragiques en 2011) en
faible quantité dans un échantillon en quelques heures. Un biocapteur à base de sucres
modifiés (ligands oligosaccharidiques purs ou en mélanges) a été réalisé afin d’étudier
l’interaction spécifique ou non entre les sucres et les bactéries pathogènes (via des protéines –
appelées lectines – situées en surface des bactéries) par imagerie de Résonance de Plasmon de
Surface (SPRi). L’intérêt principal de cette technique optique repose sur l’obtention
d’informations quantitatives sur la reconnaissance et l’affinité sucre-bactérie sans avoir à
utiliser de marquage (« label free») et en temps réel. Nous avons montré qu’il existe des
sucres spécifiques aux différentes souches de la bactérie E. coli. Cette étude prouve qu’il est
donc possible d’obtenir un procédé, rapide et peu coûteux, d’identification des bactéries
pathogènes au sein des aliments.