La formació de biofilms sobre substrats artificials (Microbiologia mediterrània, 14/2017)

Una biopel·lícula o biofilm és una comunitat microbiana adherida a una superfície a través d’una matriu polimèrica autodesenvolupada que, alhora, estructura aquesta comunitat. En el medi marí, la superfície d’objectes que hi ha caigut recentment és susceptible de colonització microbiana. Això val també per a objectes artificials, és a dir producte de la indústria humana. Fins i tot superfície tractades amb agents antiadherents acaben per ser atacades en aquestes condicions. Per a estructures submarines, doncs, es fa necessari conèixer els microorganismes implicats en la formació d’aquests biofilms. En un article a Microbial Ecology, encapçalat per Jean-François Briand, es fa un seguiment de les variacions espacio-temporals de comunitats microbianes que colonitzen substrats artificials a la badia de Tolon (Provença) i a la Lenn-vor an Oriant (Bretanya). A Tolon, badia força contaminada, l’estructura filogenètica del biofilm depèn en bona mesura de la temperatura, salinitat i concentració de plom. A An Oriant, un entorn eutròfic, però amb molta menys pol·lució, són els nutrients els qui determinen aquesta estructura.

La badia de Tolon, des del Faron

Dos ambients litorals: Tolon i An Oriant

Jean-François Briand és investigador del Laboratori de Materials, Polímers, Interfície i Ambient Marí (MAPIEM) de la Universitat de Tolon (La Gàrdia). La seva recerca s’orienta a la influència de la natura dels substrats artificials i de factors ambientals sobre els biofilms marins i al desenvolupament d’estratègies per preservar estructures submarines de l’adhesió bacteriana. També del MAPIEM són Félix Urvois i Christine Bressy.

Aude Barani és investigadora en ecologia microbiana de l’Institut Mediterrani d’Oceanologia (MIO), centre marsellès adscrit a les Universitats d’Ais-Marselha i de Tolon.

Cédric Garnier és professor de química ambiental a la Universitat de Tolon (La Gàrdia) i investigador del Laboratori de Processos de Transferència i de Bescanvis en l’Ambient (PROTEE-EA). També investigador de PROTEE-EA és Christophe LePoupon.

Karine Réhel és professora de química a la Universitat de Bretanya Sud (An Oriant) i investigadora del Laboratori de Biotecnologia i Química Marines (LBCM).

Agnès Bouchez és investigadora de la UMR CARRTEL, centre de l’INRA de col·lecció de cultius microbians, adscrit a la Universitat de Savoia Mont Blanc, a Tonon (Savoia).

Didier Debroas és investigador del Laboratori “Microorganismes: Genoma i Ambient” (LMGE) de la Universitat Blas Pascal de Clarmont i Aubièra (Alvèrnia).

An Oriant

Aquests investigadors fan ús de la citometria de flux, la microscòpia i la piroseqüenciació 454 per estudiar les comunitats microbianes que formen pel·lícules sobre superfícies artificials en condicions ambientals en indrets de la badia de Tolon i de la rada d’An Oriant. Les dades sobre filogenètica microbiana són creuades amb diverses variables ambientals.

Tolon i An Oriant ofereixen un fort contrast, més enllà del caràcter mediterrani i atlàntic, respectivament, de les dues localitats. Així, les condicions a An Oriant són de caràcter eutròfic, mentre a Tolon hi ha menys riquesa de nutrients (condicions mesotròfiques). La pol·lució química és molt més elevada a la badia de Tolon, fortament industrialitzada, que no pas a An Oriant.

Factors que influeixen en la composició filogenètica dels biofilms

Els experiments de camp a An Oriant es realitzaren a l’entrada de la rada, davant de la platja de La Nourriguel. Els de Tolon es feren dins de la Petita Rada, abans d’arribar a la Torre Reial.

A Tolon, les variables ambiental que tenen una major impacte en la composició filogenètica dels biofilms estudiats són les altes temperatures, la salinitat i els nivells de plom. A An Oriant, les variables més importants són unes altres: els nutrients i els nivells de carboni orgànic dissolt.

De les superfícies artificials analitzades, les que contenen piritiona (1-hidroxi-2(1H)-piridinetiona), són les que més resisteixen a la colonització: els biofilms que s’hi formen tenen densitats microbianes menors. La piritiona de zinc és utilitzada especialment, addicionat a pintures, com a agent de prevenció de l’entartratge o formació d’incrustacions. Aquesta acció antiadhesiva de la piritiona és específicament antibacteriana i, així doncs, Briand et al. observen que no té efecte sobre l’adhesió de microorganismes eucariòtics (nanoeucariotes) de mida petita (2-10 μm). En aquest sentit, els gèneres de diatomees Amphora i Navicula esdevenen dominants en totes les superfícies, mentre que d’altres tàxons són molt més sensibles a l’acció biocida d’algunes superfícies artificials.

Piritiona (esquerra) i piritiol (dreta)

A banda dels factors ambientals, la composició del biofilm depèn principalment del tipus de superfície. La localització i l’estacionalitat són factors de menys importància.

Els biofilms són relativament homogenis (baixa beta-diversitat), però integrats per un gran nombre d’espècies bacterianes (alta alfa-diversitat). Els grans tàxons més representats són, per aquest ordre, gammaproteobacteris, alfaproteobacteris i bacteroidetes.

L’acció biocida dels diversos revestiments té un impacte diferencial per als diferents tàxons. El grup de bacteroidetes és fortament reduït en presència de piritiona. En canvi, en les superfícies amb piritiona, a An Oriant, es registrava un augment de la proporció d’alfa- i gammaproteobacteris, mentre que a Tolon s’hi registrava una disminució.

Lligams:

Spatio-Temporal Variations of Marine Biofilm Communities Colonizing Artificial Substrata Including Antifouling Coatings in Contrasted French Coastal Environments. Jean-François Briand, Aude Barani, Cédric Garnier, Karine Réhel, Félix Urvois, Christophe LePoupon, Agnès Bouchez, Didier Debroas, Christine Bressy. Microbial Ecology (2017) doi:10.1007/ss0248-017-0966-2.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: