Le fer est un des éléments les plus importants pour les organismes vivants. Très abondant dans le sol et pourtant peu biodisponible il est devenu une ressource stratégique pour la majorité des organismes, dont les bactéries, car il est impliqué dans de nombreux processus biologiques comme co-facteur métallique d’enzymes. Au cours de l’évolution, les bactéries ont développé diverses stratégies afin d’acquérir cet élément de leur environnement. L’une de ces stratégies est la sécrétion de molécules de faible poids moléculaire à forte affinité pour le fer : les sidérophores. Les sidérophores ont été souvent étudiés dans un contexte de culture en suspension sous agitation pour expliquer leur fonctionnement. Il a été montré que leur efficacité peut être influencée par divers paramètres physico-chimiques comme le pH, le degré d’oxydation du fer et si ce dernier est complexé ou non par des molécules organiques et des particules minérales.
La majorité de ces études n’ont pas été conduites dans le cadre d’une culture bactérienne en biofilm, qui représente pourtant le mode de vie naturel de 87% des microorganismes. Les biofilms peuvent exhiber certaines des propriétés pouvant influencer l’efficacité des sidérophores comme des gradients de pH, des gradients de potentiel d’oxydoréduction ou encore la capacité de la matrice du biofilm à immobiliser des métaux. Bien qu’il y ait un certain nombre d’études sur la relation entre la production de sidérophores et la formation de biofilm, l’importance de leurs interactions sur l’homéostasie du Fe des microorganismes reste peu étudiée.
Afin d’étudier le rôle de la production de biofilm et de sidérophore sur l’homéostasie du Fe, nous avons utilisé la bactérie à Gram positif Bacillus subtilis NCIB 3610, pour laquelle la formation de biofilm et la sécrétion de sidérophores sont bien caractérisées. Nous avons tout d’abord développé une méthode permettant la caractérisation des contenus intracellulaires en métaux et la quantification de la densité cellulaire de colonie bactérienne dans des biofilms au cours de la croissance. Grâce à cette méthode, combinée à l’utilisation de traceurs isotopiques du fer et divers mutants de B. subtilis, nous avons démontré dans un premier temps qu’en culture statique les sidérophores et la matrice extracellulaire du biofilm bactérien sont tous les deux nécessaires pour l’acquisition du fer, le maintien de l’homéostasie et la croissance de la bactérie. Dans un second temps, nous avons montré que le fer piégé dans le biofilm était mobilisable partiellement (12% ± 5%), sans aucun apport extérieur, afin de soutenir une partie de la croissance de B. subtilis. Finalement, nous avons observé que la bactérie peut moduler son utilisation de ce Fe associe au biofilm en fonction de sa capacité à acquérir du fer du milieu extérieur.
Les résultats présentés lors de cette étude démontrent que le biofilm est un acteur majeur dans le processus d’acquisition et d’homéostasie du fer chez B. subtilis. Ces résultats invitent également à réévaluer le rôle des biofilms qui représentent le mode de vie majoritaire dans la nature des microorganismes et qui jouent un rôle central dans les cycles des micronutriments dans divers domaines de recherche allant de l’environnement au biomédical
