Examen de biologie
Structure générale d’une bactérie = cellule procaryote
Généralités :
-
Taille de l’ordre du micron
Forme :
o Sphériques = coques
o Cylindriques ou bâtonnets = bacilles
o Spiralées = spirilles
La paroi :
-
Coloration de Gram  bactéries GRAM + et bactéries GRAM – selon la couleur qu’elles ont
suite au test de GRAM
Elle est flexible : pour que la bactérie puisse se déplacer facilement
Elle empêche la bactérie d’exploser par phénomène de turgescence, lors que la bactérie se
trouve en milieu de fortement dilué. La pression osmotique varie de 5 à 20 atm et varie en
fonction du milieu dans lequel la bactérie se trouve.
Les bactéries Gram + :
Elles ont une couche de Peptidoglycane importante
Les peptidoglycanes :
-
constitué de nombreux polymères de sucres
Une succession de NAG = N-acétylglucosamine et de NAM = acide N-acétylmuramique
-
ces chaines de sucre sont reliées entre elles par l’intermédiaire de tétra peptides sur lesquels
il existe un lien covalent = pont penta peptidique (5 Gly) entre la L Lys et la D Ala d’un autre
tétra peptide
D’où - paroi rigide (grâce aux lient covalent et pont H)
En + de cette couche de peptidoglycanes il y a aussi :
-
les acides lipotéïchoîques présentent sur toutes les Gram + = PERMANENTS
les acides téchoïques présentent sur certaines Gram + = OPTIONNELS
Ce sont des polymères soit de glycérol phosphates soit de ribitol phosphates
Leur rôle : antigènes
Les bactéries Gram - :
Elles sont constituées de quelques peptidoglycanes
Les chaines sont reliée entre elles via un lien direct entre l’acide méso DAP et le D Ala de 2
tétrapeptides voisins. Ce type de liaison va donner moins de rigidité, le peptidoglycane sera plutôt
mou
En plus de cette couche de peptidoglycanes les Gram – ont une membrane externe :
-
une bicouche lipidique constituée de phospholipides, de lipopolysaccharides (LPS) et de
protéines
apporte une certaine rigidité à la paroi des Gram – pour palier à la faible couche de PG
Comparaison des Gram – et Gram + :
Gram +
Gram –
Dans le peptidoglycane on retrouve de la L Lys
Dans le peptidoglycane on retrouve de l’acide
méso DAP
Les chaines de peptidoglycanes sont liées via des
pont penta peptidique (5Gly), possible de se lier
à 2 chaines voisines
Les chaines de peptidoglycanes sont liées via des
liens directs entre l’acide méso DAP d’une
chaine et le D Ala d’une autre chaine, possible de
se lier à juste 1 chaine voisine
La paroi est très épaisse car contient beaucoup
de couches de peptidoglycanes
La paroi est très peu épaisse car elle contient
peu de couches de peptidoglycanes
Elles ne possèdent pas de membrane externe
Elles ont une membrane externe
Teste de Gram :
-
Faire un prélèvement dans une culture de bactéries pure (= une seul souche) avec une anse
de platine (boucle de 5 µl) ; le milieu = suspension ≠ solution
Etaler sur une lame de verre
Chauffer au bec bunsen afin de fixer les bactéries
Ajouter une solution de Crystal violet (= colorant), il pénètre dans le cytoplasme des Gram –
mais pas celui des Gram + à cause de la couche de peptidoglycane trop épaisse.
Ajouter une solution de lugol (=I2+KI) qui va se complexer avec le cristal violet
On lave ensuite la lame avec une solution d’alcool et acétone
On ajoute un dernier colorant le Safranin
A la fin de ces différentes étapes :
o Les Gram + = coloration pourpre
o Les Gram - = coloration rouge
La membrane externe des Gram - :
Elle se compose de :
-
Phopholipides
Les lipopolysaccharides sont constitués d’un lipide (rôle : endotoxine) et d’un antigène
les protéines :
o protéines majeurs :
 il y en a 3 à 4 types
 70% des protéines membranaires
 Ex : les protéines matricielles (= PORINES)
 Rôle : transfert de petites molécules et ions
o Protéines mineures :
 Une 12é de types
 Rôle : transportes spécifiques et récepteurs
o Lipoprotéines :
 Forme des liens covalents avec le peptidoglycane
La membrane cytoplasmique :
- Composition :
o Bicouche lipidique :
 30 à 40 % phospholipides
 60 à 70 % protéines
o Structure asymétrique
o Existence de mésosomes : joue les rôles des organites de la cellule eucaryote
 Septal : joue un rôle dans la duplication de l’ADN
 Latéral : joue un rôle dans la production de protéines
- Fonctions :
o Barrière osmotique de perméabilité sélective
o Contient de nombreux enzymes intervenant dans :
 La biosynthèse des lipides
 La biosynthèse des constituants de la paroi
 La réplication de l’ADN
 Les transports d’électrons et la phosphorylation oxydative
o Excrétions d’enzymes hydrolytiques dans l’espace périplasmique
L’espace périplasmique :
Gram + :
-
Il n’y en a pas vraiment
Les exo enzymes (protéases (dégradation des protéines), pénicillinases (dégradation de la
pénicilline), exotoxines,…) traversent le peptidoglycane vers le milieu extracellulaire
Gram - :
-
Les protéines sécrétées (des enzymes hydrolytiques mais aussi des protéines de liaison)
restent dans l’espace périplasmique.
Il joue le même rôle que les lysosomes chez la cellule eucaryote
Les pilis :
- Constitués de sous-unités protéiques = PILINES
- Structure hélicoïdale
- Soit pilis sexuels (de 1 à 4), soit pilis communs (centaines)
- Rencontrés surtout chez les bactéries Gram –
Les flagelles et la mobilité :
CHIMIOTACTISME = déplacement des bactéries mobiles (elles ne sont pas toutes mobiles)
 Vers des substances attractives (acides aminés, sucre, …)
 Loin des substances répulsives (acides, bases, phénols,…)
Grâce à ces Flagelles = organes locomoteurs de la bactérie
-
Constitués de flagellines associées en hélice de longueur d’onde λ fixe
Ancré dans la membrane cytoplasmique
-
Soit elle a 1-2 flagelles polaires (A) ; soit elle a des centaines de flagelles péritriches (B)
-
Le flagelle, en tournant sur lui-même (100 rotation/sec), propulse la bactérie
o Si rotation dans le sens horlogique : dispersion des flagelles
 Rotation de la bactérie
o Si rotation dans le sens anti horlogique : alignement des flagelles
 Déplacement linéaire de la bactérie
Comportement d’une bactérie dans un milieu donné :
-
En l’absence d’un gradient de concentration, on assiste à un mouvement désordonné de la
part de la bactérie
En présence d’un gradient de concentration de substances attractives, la bactérie effectue un
déplacement linéaire vers ces substances
La capsule :
Nature :
-
Couche gélatineuse constituée de polysaccharides
La composition de la capsule dépend de la richesse du milieu de croissance
Fonctions :
-
La capsule est un élément optionnel ; elle n’est donc pas vitale pour la survie de la bactérie
Protection contre les protistes (protozoaires qui se nourrissent de bactéries), les
bactériophages (virus à bactéries), les agents chimiques et physiques
L’appareil nucléaire :
1) Le chromosome bactérien :
- Corps diffus moins dense que le cytoplasme
- Constitué de 60% ADN, 30% ARN et 10% protéines (polyamines)
- Le chromosome bactérien est constitué d’un filament unique, continu et circulaire formé
d’une double hélice d’ADN
- Est en contact direct avec le cytoplasme
- Taille ≈1.3mm alors que la taille de la bactérie est de l’ordre du µm
Comparaison avec l’ADN de la cellule eucaryote :
Cellule eucaryote
En contact directe avec le cytoplasme, pas de
membrane nucléaire
De forme circulaire (comme dans les
mitochondries)
Bactérie
Jamais en contact avec le cytoplasme, ne peut
passer à travers la membrane nucléaire
Forme linéaire avec une extrémité 3’ et une 5’
2)
-
Les plasmides :
Grande mobilité dans la bactérie
Se répliquent à petit nombre d’exemplaires
Sont responsables de la résistance de certaines bactéries face à des antibiotiques
Sont responsables de la pathogénicité de certaines bactéries
En plus de ces deux types d’appareil il y a aussi le matériel générique de bactériophages
Croissance et reproduction :
Chez les pluricellulaire :
1) Croissance= accroissement ordonné de tous les composants d’un organisme
2) Reproduction= division des cellules mères en deux cellules filles identiques
Chez les unicellulaires :
La croissance comprend en plus la reproduction, on a plus qu’une seule étape.
Conditions pour la croissance :
I)
Un support en aliments convenable ainsi que la présence d’ions inorganiques
-
Source de C : sucre (glucose), alcools, stérols, CO2, hydrocarbures (CH4)
Source de N : N2, NO3, acides aminés, …
Source de P : PO42Source de S : SO42-, acides aminés (cystéine et méthionine)
D’autres ions inorganiques peuvent être nécessaire pour le maintient des équilibres
physicochimique de la bactérie comme les oligoéléments qui sont indispensables mais en très
petite quantité.
II) Une source d’énergie
Méthode de synthèse d’énergie :
a. Energie produite grâce à l’oxydation des molécules chimiques organiques ou
minérales
b. Via la photosynthèse
III) La présence d’eau
L’eau constitue 75 à 80% de la masse de la bactérie
IV) Une température appropriée
On distingue 3 types de bactéries selon leurs préférences de température
1. Psychrophiles = T° de croissance optimale ≈ 10°C
2. Mésophiles = 30°C < T° de croissance optimale < 37°C
3. Thermophiles = 42°C < T° de croissance optimale < 55°C
V) Un pH approprié
Un pH neutre bien que certaines peuvent vivre et se multiplier dans d’autres plages de pH
VI) Un niveau en oxygène approprié
On distingue 3 types de bactéries selon la concentration d’oxygène qu’elle demande pour se
reproduire et vivre
1. Aérobie stricte = besoin indispensable d’oxygène, sans oxygène elles meurent
2. Anaérobie stricte = ne supporte pas la présence d’oxygène, si oxygène, elles meurent
3. Aéro-anaérobie facultative = elle supporte les 2 extrêmes
VII) Une pression osmotique appropriée
On distingue 3 milieux :
1. Hypertonique : le milieu externe est très concentré, les bactéries perdent leur eau
2. Hypotonique : le milieu externe est très dilué, les bactéries captent l’eau du milieu et risque
d’éclater
3. Isotonique : la concentration est plus ou moins la même dans le milieu externe que dans la
bactérie = milieu préférable pour la croissance de la bactérie
Ex : un milieu de + de 10 à 15 % de NaCl tue toutes les bactéries sauf les staphylocoques doré
La division cellulaire :
1. Association du chromosome bactérien et de la membrane cytoplasmique au niveau du
mésosome septal
2. Réplication de l’ADN :
a. L’ancien ADN est attaché à un mésosome
b. L’ADN dupliqué se lie à un second mésosome qui se forme
c. Entre les 2 mésosomes, on a biosynthèse d’une membrane cytoplasmique
3. Invagination, à l’équateur de la bactérie, de la membrane cytoplasmique néoformée
 Formation d’un septum
4. Biosynthèse de peptidoglycane pour constituer les parois des 2 nouvelles bactéries
5. Séparation des 2 bactéries filles
Comptage en boîte de PETRI :
Hypothèse :
Après incubation dans le milieu gélosé et à une température convenable, chaque bactérie donne
naissance à une colonie.
Avantage de cette technique :
On effectue le comptage uniquement des bactéries vivantes
Inconvénients de cette technique :
Choix du milieu :
On utilise un milieu gélosé très riche (= diversifié en nutriments)
La quasi-totalité des bactéries vont se développer, SAUF certaines bactéries exigeantes
 Comptage par défaut
Condition d’aéro-anaérobie :
Comme le montre le schéma on aura deux milieux avec des comportements différents
1) Milieu riche en O2 :
o Les bactéries anaérobie stricts ne pourront si développer
2) Milieu pauvre en O2 :
o Dans un premier temps les bactéries anaérobies strictes ne pouront s’y développer
car le milieu contient une part d’oxygène dissous
o Dans un second temps les bactéries aérobie strictes ne pouront plus s’y développer
car l’oxygène dissous aura été totalement consommé
 Comptage par défaut
Température d’incubation :
On préférera choisir une température de 37°C car le but généralement et de voir le développement
des bactéries qui sont susceptibles de contaminer le corps humain et de si reproduire
On ne pourra compter en même temps les bactéries des différentes classes de températures
 Comptage par défaut
Présence de staphylocoques et/ou de streptocoques :
Les staphylocoques (=grappe) et les streptocoques (= chaine) ne vont produire qu’une seul colonie,
or l’hypothèse prévois que chaque colonie est a la base 1 seul bactérie
 Comptage par défaut
Méthode des dilutions :
1) Dilution : on effectue des dilutions de facteur 10 de l’échantillon à analyser
2) Encensement :
a. on vient déposer, sur le fond de boite de pétri, 1ml de chaque dilution, sous forme
de gouttelettes dispersées
b. on coule le milieu de culture avec de la gélose (! pas trop chaude)
c. on homogénéise
d. on laisse solidifier la gélose
3) Incubation : à 37°C pendant 24 heures
4) Comptage : on choisira de compter dans les boites ou le nombre de colonie est compris entre
30 (trop peu de reproductibilité) et 300 (risque d’erreur car manque de nutriments pour
bonne multiplication)