Ingénierie de nanomatériaux hybrides multifonctionnels et multistimulables pour l'éradication de biofilms bactériens

Les infections causées par des bactéries hautement résistantes aux antibiotiques ont été classées par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) parmi ses 10 priorités de recherche. À l'échelle mondiale, le nombre de décès associés à la résistance aux antimicrobiens est estimé à 7 millions par an. La mortalité pourrait atteindre 10 millions de décès par an en 2050 si des thérapies efficaces ne sont pas trouvées. L'état de l'art actuel indique qu'une tolérance antimicrobienne accrue est un trait général des biofilms et est le résultat de différents facteurs spécifiques, qui dépendent de l'espèce de bactérie impliquée, de l'environnement du biofilm et du choix de l'agent antimicrobien. Il n'existe toujours pas de stratégie permettant d'éradiquer les biofilms de manière cohérente et efficace : efficaces, faciles et sûrs à utiliser, de nouveaux agents antimicrobiens ou de nouvelles méthodes sont nécessaires de toute urgence. Dans le cadre de cette thèse, nous avons focalisé nos travaux sur l'élaboration de plusieurs nanomatériaux hybrides composés d'un cœur d'oxyde de fer magnétique sur lequel sont greffées des carbon dots et/ou des molécules actives contre les biofilms. Une approche de multithérapie, associant action mécanique, activité optique ainsi que des molécules actives contre les biofilms, sera utilisée afin d'éradiquer les biofilms bactériens. Le premier chapitre est consacré à l'élaboration des éléments de base constituant nos nanomatériaux hybrides, ainsi que leur caractérisation physico-chimiques. Les nanomatériaux ont été analysés par différentes techniques de caractérisation telles que XPS, ATG, potentiel zêta, MEB, fluorescence, UV-visible et par photothermie. Il comporte également une description du montage utilisé afin de combiner le magnétisme et la photothermie, et les conditions utilisées. Les méthodes d'évaluation de l'activité antimicrobienne (comptage des CFU) et antibiofilm (quantification au microscope confocal) des nanomatériaux sont décrites et explicitées. Le deuxième chapitre présente un groupe de trois nanomatériaux hybrides combinant les SPION et les CD. Les CD ont été associés aux NP par trois voies différentes : NP-APTES-CD avec un couplage peptidique utilisant EDC/NHS entre NP-APTES et les CD, NP-ester-CD avec une estérification de Steglich utilisant le couplage DCC/DMAP, et NP-----CD par simple physisorption des CD à la surface des NP Les nanomatériaux ont été caractérisés par différentes techniques et la quantité de CD à la surface estimée par ATG, Bleu de Prusse et VSM. Leur effet bactéricide a été évalué sur 2 souches de bactéries planctoniques (S. aureus et B. subtilis), et leur effet antibiofilm sur un biofilm de B. subtilis. Dans troisième chapitre, nous avons synthétisé un nouveau nanomatériau hybride, combinant les IONP à une molécule active (inh) par un bras thermolabile via la réaction de Diels-Alder (DA). La synthèse du bras thermolabile ainsi que les conditions de la retro-Diels-Alder (rDA) entre NP-bras labile et inh seront décrites. Le nanomatériau sera analysé par plusieurs techniques de caractérisation telles que l'UV-visible, la fluorescence, XPS et par photothermie. La quantité de inh relargué sera estimée, ainsi que les conditions optimales pour pouvoir faire une rDA par chauffage thermostatique et par irradiation laser. Le nanomatériau hybride a été testé sur 3 souches bactériennes : E. coli, S. aureus et B. subtilis. Et son activité antibiofilm évaluée sur un biofilm de B. subtilis.