Résumé - Quantification de la formation de biofilm grâce à l'espace latent assisté par microfluidique à goutte résolue temporellement

Quantification de la formation de biofilm grâce à l'espace latent assisté par microfluidique à goutte résolue temporellement

2025-07-10 11:00:08

{"Daniela Pérez Guerrero","Jesús Manuel Antúnez Domínguez","Aurélie Vigne","Daniel Midtvedt","Wylie Ahmed","Lisa D. Muiznieks","Giovanni Volpe","Caroline Beck Adiels"}

{physics.bio-ph}

Cette étude de recherche présente une plateforme microfluidique basée sur des gouttelettes innovante pour l'étude in situ de la formation de biofilms bactériens. La plateforme génère des gouttelettes monodisperses contenant des bactéries, qui sont ensuite piégées dans des compartiments pour permettre un accès optique continu tout au long du processus de formation du biofilm. Les gouttelettes agissent comme des cultures miniatures, permettant des imageries et des analyses à haut débit de micro-environnements contenus. La plateforme est compatible avec diverses modalités de microscopie, y compris la microscopie de fluorescence et la microscopie en lumière vive, et peut être adaptée à différents expériences en fonction des données acquises, de la résolution temporelle et du débit. Pour traiter et analyser le grand et complexe jeu de données d'images, les chercheurs ont intégré un outil d'analyse d'images automatisé et non supervisé basé sur un Auto-encodeur Variatif (VAE). Cette approche basée sur l'IA capture efficacement les structures des biofilms dans un espace latent, permettant une reconnaissance et une analyse détaillées des motifs. L'étude montre la détection et la quantification précises des biofilms à l'aide de la seuilisation et du masquage appliqués aux représentations de l'espace latent, permettant la mesure précise des zones de biofilm et des agrégats. En intégrant l'analyse basée sur l'IA avec la microfluidique par gouttelettes, la plateforme offre un outil à l'échelle et robuste pour avancer dans les stratégies des applications et du contrôle des biofilms. La plateforme a été utilisée pour étudier le processus de formation de biofilm du Bacillus subtilis sous différentes conditions environnementales, telles que la disponibilité des nutriments et les traitements chimiques. Les résultats ont révélé des facteurs qui favorisent ou inhibent la formation de biofilm, fournissant des informations précieuses sur les mécanismes régulateurs des biofilms. Dans l'ensemble, l'étude présente un outil puissant pour des études à haut débit et quantitatives du comportement des biofilms, offrant de nouvelles possibilités pour comprendre et contrôler la formation des biofilms dans diverses applications, y compris les soins de santé, la bioremédiation et la biotechnologie.