Soutenance de thèse de Médéric VINDRET

Champs électriques athermiques,Décontamination microbienne,Spectroscopie d'impédance,Bactérie,Interactions

Résumé :
Le mécanisme de résistance des bactéries aux antibiotiques et les limites des méthodes actuelles de décontamination microbienne (pollution, forte consommation d’énergie) ont motivé la recherche de stratégies alternatives pour inhiber ou éliminer les bactéries. Des études ont démontré l’efficacité, sur l’inhibition de croissance bactérienne, d’un traitement combiné de faibles champs électriques alternatifs (de l’ordre du V/cm) et d’une faible dose d’antibiotique (inférieure à la concentration minimale inhibitrice). Cette synergie est appelée « effet bioélectrique » dans la littérature. Toutefois, cet effet est mal compris, notamment l’impact des différents paramètres (électriques, thermiques, biologiques et chimiques) sur l’efficacité du traitement.
L’objectif de cette thèse est donc de développer un dispositif de traitement capable d’appliquer des faibles champs électriques alternatifs (entre 10 kHz et 10 MHz) sur des bactéries en suspension et de mesurer l’impact de ce traitement sur la croissance des bactéries. Ceci est réalisé avec une instrumentation personnalisée offrant un spectre de valeurs des différents paramètres (fréquence, amplitude du champ électrique, température, espèce bactérienne, antibiotique) le plus large possible afin de caractériser au mieux l’effet bioélectrique. Une attention toute particulière est portée sur la mesure et le contrôle des différents paramètres en jeu dans ces expériences, notamment la température. En parallèle de ce traitement, le dispositif permet de réaliser des mesures des propriétés diélectriques des bactéries en suspension par spectroscopie d’impédance, cette méthode ayant permis dans la littérature de mesurer et d’analyser le comportement électrique des matériaux biologiques sur une large bande de fréquence.
En faisant varier les différents paramètres électriques, biologiques et chimiques, les faibles champs électriques alternatifs athermiques seuls ou en combinaison avec des antibiotiques, n’ont pas montré d’impact visible sur la croissance des bactéries en suspension. Cela remet en cause les résultats obtenus dans la littérature et questionne sur l’efficacité réelle de ces faibles champs électriques alternatifs et de l’effet bioélectrique sur les bactéries. D’autant plus, qu’en modifiant notre dispositif de traitement avec l’ajout d’amplificateurs de puissance, les champs électriques plus forts, et par conséquent thermiques, se sont révélés efficaces. Enfin et surtout, une synergie entre les champs électriques faiblement thermiques (<50°C) et une faible dose d’antibiotique (< concentration minimale inhibitrice) a été visualisée : la combinaison des deux traitements a montré une forte efficacité sur l’inhibition de la croissance bactérienne contrairement aux deux traitements pris séparément.
Ces résultats posent plusieurs questions sur le mécanisme sous-jacent à cet effet bioélectrique thermique, sur la différence entre un chauffage électrique et un chauffage conventionnel dans ce traitement et enfin la possibilité d’utiliser l’effet bioélectrique faiblement thermique comme stratégie de décontamination alternative.
 
Membres du jury

• Pascal XAVIER, PROFESSEUR DES UNIVERSITES - Université Grenoble Alpes : Directeur de thèse
• Jean MARTINS, DIRECTEUR DE RECHERCHE - CNRS Grenoble : CoDirecteur de thèse
• Célia SANCHEZ-PEREZ, MAITRE DE CONFERENCE - Université Autonome Nationale de Mexico : Rapporteur
• Philippe LEVEQUE, DIRECTEUR DE RECHERCHE - CNRS Limoges : Rapporteur
• Jean-Emmanuel BROQUIN, PROFESSEUR DES UNIVERSITES - Grenoble INP : Examinateur
• Cécile POC, MAITRE DE CONFERENCE - Université de Rouen : Examinateur
• Nicole ORANGE , PROFESSEUR DES UNIVERSITES - Université de Rouen : Examinateur