La formation d'un biofilm se déroule en cinq étapes principales, selon les modèles récents :
1. L'adhésion réversible
Les bactéries planctoniques libres se fixent sur une surface biotique ou abiotique grâce à des forces physicochimiques (Van der Waals, électrostatiques) et des appendices cellulaires (flagelles, pili). Cette étape est réversible et influencée par les conditions hydrodynamiques et la présence d'un film de conditionnement (protéines et nutriments adsorbés).
2. L'ancrage irréversible
Les bactéries sécrètent des adhésines (protéines de surface) et des exopolymères pour renforcer leur fixation. Les interactions deviennent irréversibles via des structures spécialisées comme les fimbriae ou les curli.
3. La formation de microcolonies
Les cellules ancrées se multiplient et s'agrègent en amas tridimensionnels, initiant des microcolonies. La communication intercellulaire (quorum sensing) joue un rôle clé dans cette organisation.
4. La maturation du biofilm
Le biofilm développe une structure 3D complexe traversée par des canaux liquidiens pour la circulation des nutriments. La matrice extracellulaire (exopolysaccharides, ADN, protéines) se densifie, créant des microenvironnements spécialisés.
5. La dispersion des cellules
En réponse à des signaux environnementaux (stress, carences), certaines bactéries reprennent un état planctonique ou se détachent en amas. Ces cellules disséminées peuvent coloniser de nouvelles surfaces, recommençant le cycle.
Les biofilms sont dominés par des bactéries, notamment Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus (ex. S. aureus), Escherichia coli et Vibrio cholerae. Ces micro-organismes forment des communautés multi-espèces (bactéries, levures comme Candida, microalgues) avec une résistance accrue aux antibiotiques grâce à leur matrice protectrice. Les biofilms environnementaux ou médicaux associent souvent des espèces synergiques (ex. Pseudomonas et Burkholderia).
Les méthodes de traitement des biofilms dans les conduites d'eau incluent des approches chimiques, mécaniques et physiques. Les produits alcalins (à base d'hydroxyde de sodium et agents dispersants) sont privilégiés pour leur efficacité à détacher la matrice organique, notamment lors des protocoles de nettoyage en présence d'animaux, avec des durées limitées à 48-72 heures pour éviter l'élévation excessive du pH1. Les biocides classiques, bien que répandus dans l'industrie, montrent des résultats inconstants face à la résistance accrue des micro-organismes encapsulés.
Les systèmes innovants comme l'anneau Merus utilisent des technologies sans produits chimiques pour perturber la formation du biofilm, bien que leur efficacité nécessite une installation sur l'ensemble du réseau. Les traitements physiques (Aqua-4D®) modifient les propriétés de l'eau pour empêcher l'adhésion des dépôts organiques et favoriser le détachement du biofilm existant, quelle que soit la nature des canalisations.
Les protocoles combinés associent souvent des détergents alcalins à des oxydants comme le peroxyde d'hydrogène stabilisé (ex. HYDROCARE), efficace en vide sanitaire ou en continu, avec une action progressive contre bactéries, virus et champignons. Des méthodes mécaniques comme l'injection air-eau sous pression ou l'utilisation de caméras endoscopiques pour évaluer l'encrassement complètent ces approches.
En contexte spécifique (spas, élevages), des nettoyants curatifs concentrés (AquaFinesse, Hth) ciblent directement la gangue microbienne lors des vidanges. La surveillance régulière via des indicateurs (ATPmétrie, prélèvements G22/G37) permet d'ajuster les stratégies. Les facteurs aggravants comme les températures élevées ou les suppléments nutritifs dans l'eau nécessitent une attention particulière pour prévenir les récidives.
