04.08.2022 - University of Birmingham

Nouvelle méthode pour favoriser la formation de biofilms et augmenter l'efficacité de la biocatalyse

Des chercheurs ont identifié des polymères synthétiques qui induisent la formation de biofilms chez E. coli, une bactérie couramment utilisée en biocatalyse

Des scientifiques de Birmingham ont révélé une nouvelle méthode pour augmenter l'efficacité de la biocatalyse, dans un article publié dans Materials Horizons.

La biocatalyse utilise des enzymes, des cellules ou des microbes pour catalyser des réactions chimiques. Elle est utilisée dans des contextes tels que l'industrie alimentaire et chimique pour fabriquer des produits qui ne sont pas accessibles par synthèse chimique. Elle peut produire des produits pharmaceutiques, des produits chimiques fins ou des ingrédients alimentaires à l'échelle industrielle.

Toutefois, l'un des principaux défis de la biocatalyse réside dans le fait que les microbes les plus couramment utilisés, tels que les probiotiques et les souches non pathogènes d'Escherichia coli, ne sont pas nécessairement aptes à former des biofilms, ces écosystèmes favorisant la croissance qui forment un micro-environnement protecteur autour des communautés de microbes et augmentent leur résilience et, partant, leur productivité.

Ce problème est normalement résolu par génie génétique, mais les chercheurs Tim Overton, de l'école de génie chimique de l'université, et Francisco Fernández Trillo, de l'école de chimie, tous deux membres de l'Institut de microbiologie et d'infectiologie, ont entrepris de créer une méthode alternative pour contourner ce processus long et coûteux.

Les chercheurs ont identifié une bibliothèque de polymères synthétiques et les ont analysés pour déterminer leur capacité à induire la formation d'un biofilm chez E. coli, une bactérie qui est l'un des micro-organismes les plus étudiés et couramment utilisée en biocatalyse.

Ce criblage a utilisé une souche d'E. coli (MC4100) qui est largement utilisée en science fondamentale pour étudier les gènes et les protéines et qui est connue pour sa faible capacité à former des biofilms, et l'a comparée à une autre souche d'E. coli PHL644, une souche isogénique obtenue par évolution qui forme bien les biofilms.

Ce criblage a révélé les chimies les mieux adaptées pour stimuler la formation de biofilms. Les polymères hydrophobes ont surpassé les polymères légèrement cationiques, et les dérivés aromatiques et hétéroaromatiques ont donné de bien meilleurs résultats que les polymères aliphatiques équivalents.

Les chercheurs ont ensuite surveillé la biomasse et l'activité biocatalytique des deux souches incubées en présence de ces polymères, et ont constaté que le MC4100 égalait et même surpassait le PHL644.

D'autres études ont examiné comment les polymères stimulent ces augmentations profondes de l'activité. Elles ont révélé que les polymères précipitent en solution et agissent comme des coagulants, stimulant un processus naturel appelé floculation qui incite les bactéries à former des biofilms.

Le Dr Fernandez-Trillo a déclaré : "Nous avons exploré un large espace chimique et identifié les produits chimiques et les polymères les plus performants qui augmentent l'activité biocatalytique d'E. coli, une bête de somme en biotechnologie. Nous avons ainsi constitué une petite bibliothèque de polymères synthétiques qui augmentent la formation de biofilms lorsqu'ils sont utilisés comme simples additifs dans une culture microbienne. À notre connaissance, il n'existe actuellement aucune méthode offrant cette simplicité et cette polyvalence lors de la promotion des biofilms pour les bactéries bénéfiques."

"Ces polymères synthétiques peuvent contourner la nécessité d'introduire les traits pour la formation de biofilms par édition de gènes, ce qui est coûteux, long, non réversible et nécessite une personne qualifiée en microbiologie pour le mettre en œuvre. Nous pensons que cette approche a un impact au-delà des biofilms pour la biocatalyse. Une stratégie similaire pourrait être employée pour identifier des polymères candidats pour d'autres microorganismes tels que les probiotiques ou les levures, et développer de nouvelles applications dans les domaines de l'alimentation, de l'agriculture, de la biorémédiation ou de la santé."

University of Birmingham Enterprise a déposé une demande de brevet pour la méthode et les additifs polymères, et recherche maintenant des partenaires commerciaux pour l'octroi de licences.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

Faits, contextes, dossiers
  • polymères
  • enzymes
  • biofilms
  • biocatalyse
Plus sur University of Birmingham