Visualisation de la Formation de biofilms Candida albicans à l’aide d’un dispositif automatisé de microfluidique

Candida albicans est membre commensaux de la flore humaine, mais c’est aussi un pathogène opportuniste, capable de causer des infections fongiques superficielles et sévère^1,2. Un trait majeur de virulence de c. albicans est sa capacité à forme résilient et biofilms résistantes aux médicaments, les communautés de cellules ont adhéré à une surface et enfermé dans une matrice extracellulaire matière^1,3. C. albicans biofilms sont très structurés, contenant plusieurs couches de plusieurs types de cellules (tour de bourgeonnement levure-forme des cellules, cellules pseudohyphes ovales et des cellules des hyphes tubulaires)⁴. C. albicans biofilms développement commence par l’adhérence des cellules de levure-forme ronde à une surface (semis du biofilm), suivie par la prolifération de ces cellules sur la surface, et puis la maturation du biofilm immature structurer dans un complètement formé des biofilms qui sont entouré d’un matériel de matrice extracellulaire⁴. Les biofilms à maturité est principalement composé de cellules des hyphes allongées qui forment des réseaux denses et d’interconnexion, fournissant la stabilité architecturale au biofilm⁴. Tout au long du cycle de vie de biofilm, autour de la levure de bière cellules quittent les biofilms à maturité et peuvent voyager dans d’autres régions du corps pour provoquer la diffusion des infections ou semences nouvelles biofilms autres sites^4,5. C. albicans peuvent former des biofilms sur les surfaces biotiques, telles que des surfaces muqueuses et tout au long des tissus de l’hôte et sur des surfaces abiotiques, tels que les cathéters, les stimulateurs cardiaques, les prothèses dentaires et les prothèses articulaires. En raison des propriétés récalcitrantes des biofilms, ils sont extrêmement difficiles à éradiquer, et dans de nombreux cas la stratégie du seul traitement efficace est la suppression du dispositif infecté⁴. Il est donc crucial d’étudier la formation de biofilm dans des conditions similaires à celles observées en milieu clinique.

Il y a plusieurs critiques en vivo modèles animaux utilisés pour l’étude de c. albicans biofilm formation^6,7,8; Toutefois, ces études peuvent être coûteux et fastidieux et sont limités par le nombre de souches et des agents antimicrobiens qui peuvent être testés à un moment donné. In vitro biofilm dosages, d’autre part, permettre l’évaluation rapide et à haut débit de composés antifongiques et souches mutantes et sont beaucoup plus rentables et éthiques que tests de biofilm transportés hors des animaux modèles^{9, 10,11,12,13,14}. Nous décrivons ici un essai in vitro avec que nous avons développé et optimisé pour observer la formation de biofilm dans le temps sous flux laminaire en utilisant un microfluidique personnalisable appareil^14,15. Le dosage permet la visualisation de chaque étape de la formation de biofilm, y compris l’étape initiale d’adhésion, la prolifération cellulaire, biofilm maturation et dispersion des cellules. L’essai est également utile pour visualiser les modifications de la morphologie cellulaire au cours du développement d’un biofilm.

Plaques de microtitration, qui sont généralement utilisés pour in vitro l’essais de biofilm, tout en haut débit, ne permettent pas pour des conditions d’écoulement contrôlé. Systèmes de piles à flux laminaire traditionnel permettent pour l’évaluation continue de la formation de biofilm dans des conditions d’écoulement contrôlé, mais ceux-ci sont souvent beaucoup de temps pour mettre en place et tendent à avoir limité le débit et contrôle de plage dynamique. Le dispositif microfluidique utilisé ici permet de surmonter ces limitations en combinant les plaques à haut débit (contenant 48 puits) avec une chambre à flux laminaire intégré et est hautement reproductible, polyvalent et personnalisable.

Nous décrivons ici un protocole pour l’utilisation d’un dispositif microfluidique automatisé disponible dans le commerce pour évaluer la formation de biofilm d’une sauvage c. albicans souche, les effets d’un agent antifongique connu sur le développement d’un biofilm et biofilm les défauts de formation dans deux souches mutantes (bcr1Δ/Δ et efg1 Δ/Δ) qui étaient préalablement déclarées avoir biofilm in vitro et in vivo^16,17,18. Le protocole décrit peut être utilisé pour tester l’efficacité des agents antimicrobiens en inhibant la formation de biofilm au cours du développement d’un biofilm et d’identifier les gènes nécessaires pour le développement du biofilm normale de criblage des bibliothèques mutants.