I - Introduction - Le monde microbien

LSV – Semestre 3 – Microbiologie générale - 1
MICROBIOLOGIE GENERALE
ORGANISATION DE L’ENSEIGNEMENT
Responsable : Laurence Dupont – dup[email protected] – Module de 4 ECTS
22h de cours du 8 septembre au 1
er
décembre. Pas de cours le lundi 27 octobre.
5 séances de TD : 30/09, 7/10, 14/10, 25/11, 2/12 – 2 séances de TP (groupes impairs 21/10, groupes pairs
4/11, TD filé après midi et lendemain matin). Salle TP SN-II-4.
BIBLIOGRAPHIE
• Introduction à la microbiologie, Tortora, Funke, Case, Ed ERPI
• Microbiologie, Perry, Staley, lory, Ed DUNOD
• Physiologie de la cellule bactérienne : une approche moléculaire, Neidhardt, Ingraham, Schaechter, Ed
MASSON
• Microbiologie, Prescott, Harley, Klein, Ed De Boeck Université
CHAPITRE I - LE MONDE MICROBIEN
Les microbes, germes, ou microorganismes sont des « bestioles minuscules » non visibles à l’œil nu, qui, à
première vue, ne sont ni animaux, ni végétaux, ni minéraux. Ce sont néanmoins des êtres vivants.
LA DIVERSITE DU MONDE MICROBIEN
Dans le règne du vivant, le monde microbien est réparti au sein de trois domaines : on les retrouve chez les
eucaryotes, avec les champignons unicellulaires et filamenteux, les protistes et les algues, et chez les
procaryotes, classifiés sous les deux règnes distincts des bactéries, aussi appelées eubactéries, et des
archéobactéries, ayant la particularité d’une extrêmophilie.
On retrouve donc sous le terme « microorganismes » :
• Bactéries (Bacteria et Archaea, procaryotes)
• Mycètes (levures et moisissures, eucaryotes)
• Protozoaires (eucaryotes)
• Algues microscopiques (eucaryotes)
Cependant, il est parfois mentionné d’autres entités, comme des virus, entités non vivantes acellulaires
pratiquant le parasitisme animal, végétal ou bactérien, ou des parasites animaux pluricellulaires eucaryotes
souvent considérés car passant par un stade microscopique.

LSV – Semestre 3 – Microbiologie générale - 2
BACTERIA
Ils sont quasiment toujours unicellulaires, ne possèdent pas de noyau
mais un nucléoïde, région cytoplasmique nucléaire où le matériel
génétique se retrouve plus ou moins diffus. Ils peuvent arborer
différentes formes, mais ont en commun la présence d’une paroi
majoritairement composée de peptidoglycanes, ainsi qu’un
métabolisme très varié. Illustration : bacilles.
ARCHAEA
Ce sont également des procaryotes, évolutivement différenciés de leurs
comparses bactéries, leurs phylums respectifs s’étant très tôt séparés.
Leur paroi ne possède jamais de peptidoglycane, ils peuvent néanmoins
ne pas en posséder. On les retrouve au sein d’environnements
extrêmes : certains de ces individus pionniers, par exemple les
thermophiles extrêmes, peuvent vivre à des températures avoisinant les
70°C, certains jusqu’à 100°C, et on les retrouve dans les eaux chaudes et
sulfureuses de zones volcaniques. Les bactéries halophiles extrêmes,
quant à elles, vivent à des concentrations salines de 1 à 5 molaires, que
l’on atteint dans le grand lac salé ou la mer morte. Un dernier exemple,
les bactéries méthanogènes, pratiquant une respiration éponyme. Illustration : Halobacterium sp.
MYCETES (MYCOTA)
Ce sont des eucaryotes, ils possèdent donc un noyau délimité par une
enveloppe nucléaire contenant le matériel génétique. Leur paroi est
essentiellement composée de chitine. Ils peuvent être unicellulaires,
on parlera de levures, ou pluricellulaires, des moisissures, qui
formeront des structures en hyphes s’allongeant et s’enchevêtrant
pour former un mycélium à l’aspect duveteux. Leur reproduction peut
être asexuée ou sexuée, cette dernière impliquant donc un stade
diploïde et une méiose. Illustration : Saccharomyces cerevisiae
PROTOZOAIRES/PROTISTES
Ce sont des microorganismes unicellulaires de type eucaryote, ils sont
donc entourés d’une membrane mais ne possèdent pas de paroi, et
arborent des formes variées. Ils vivent à l’état libre (dans l’eau ou les
sols) ou parasitaire, pratiquent une reproduction pouvant être sexuée,
asexuée, ou une forme intermédiaire de sexualité, et sont mobiles à
l’aide de pseudopodes ou cils. Il en existe jusqu’à 20000 espèces
différentes, qui sont rarement pathogènes comme la paramécie et
l’amibe, certains faisant même partie de la flore intestinale des
animaux et de l’homme, mais quelques-uns le sont néanmoins. Parmi
eux, nous citerons Trichomonas, provoquant des infections des voies
urinaires et génitales, Giardia, parasite intestinal, et Plasmodium, responsable du paludisme transmis par un
moustique. Illustration : Plasmodium vivax

LSV – Semestre 3 – Microbiologie générale - 3
ALGUES
Ces eucaryotes sont capables de photosynthèse, ce qu’à priori ne sont pas
capables protozoaires et mycètes, en faisant donc leur particularité. Comme
les plantes, ils sont le plus souvent munis d’une paroi cellulosique. Ils vivent
dans des milieux extrêmement variés, et pratiquent une reproduction
sexuée et asexuée. Ils ne sont néanmoins pas l’objet de ce cours.
Illustration : Anabaena sperica
VIRUS
N’étant pas vivants, ils ne sont ni
eucaryotes, ni procaryotes. Parasites cellulaires obligatoires, on les qualifie
d’agents filtrants, du fait de leur taille et étant capables de diffusion au
travers de filtres. On ne peut les observer qu’en microscopie électronique.
Illustration : Bactériophages observés au MEB
HELMINTHES
Parasites eucaryotes pluricellulaires, ce sont
leurs stades de développement microscopiques, en plus de leur impact médical, qui
permettent de les définir comme microorganismes. Pour exemple, on retrouve donc
chez les plathelminthes, la douve du foie, la douve pulmonaire (infectant l’homme
via un cycle comprenant un escargot), le ténia, et chez les némathelminthes,
Lascaris. Illustration : Ascaris lumbricoides
EVOLUTION ET PHYLOGENETIQUE
En conclusion, les microorganismes
possèdent des formes et des
habitats très variés tendant aux
extrêmes, ainsi qu’un mode de vie
qui peut être, ou non, symbiotique.
Ces caractéristiques sont propres
aux organismes pionniers.
Les premiers microorganismes sont apparus à l’Archéen, il y à 4Ga, ceux-ci étaient des procaryotes anaérobie.
Au Protérozoïque, c’est au tour des premiers microorganismes eucaryotes aérobies, puis pluricellulaires au
Précambrien à 570Ma, d’apparaître.
Les bactéries sont donc des
organismes pionniers.
Ce sont les cyanobactéries,
photosynthétiques, qui ont permis
l’apparition de l’oxygène sur Terre.
De la même manière, et d’un point
de vue évolutif, ce sont les
bactéries qui sont à l’origine des

organelles, les cyanobactéries
étant à l’origine de la formation du chloroplaste
cellule eucaryote unicellulaire
, et les
l’origine de la mitochondrie,
assurant r
L’arbre phylogénétique présenté
nous montre
Afin de le dresser,
les études ont été basées sur un marqueur moléculaire, qui est
conservée dans le temps. Ici
, ces molécules sont
et les ribosomes étant
ubiquitaires et très conse
ARNr 16S, et 18s, respectivement.
NOMENCLATURE
Chez les mic
roorganismes, tout comme chez n’importe quelle espèce décrite,
taxinomique. Pour l’illustrer
celle utilisée chez les microorganismes
Escherichia coli
, dont on note que la souche au génome entièreme
CARACTERES GENERAUX
PROPRES AUX
Les deux organismes ont en commun le cytoplasme,
le matériel génétique (se
retrouvant
nucléoïde chez les procaryotes
et da
chez les eucaryotes), et la
membrane plasmique
comparable.
Les différences résident dans la
présence d’une paroi
chez les bactéries dont la taille
est
0,5 à 1µm avec des extrêmes à 50µm, et dans la
taille : u
ne cellule eucaryote,
exemple, est 10 f
ois plus grosse qu’une bactérie,
mesure donc entre 5 et 20 µm, avec des e
l’ordre du mètre concernant des
cellules neuronales.
Domaine
Règne
Embanchement ou phylum
Classe
Ordre
Famille
Genre
Espèce
Souche
LSV – Semestre 3 –
Microbiol
étant à l’origine de la formation du chloroplaste
par endosymbiose avec une
, et les
protéobactéries (bactérie aérobie) étant
selon le même mécanisme
assurant r
espiration et production d’ATP.
nous montre
la séparation évolutive
des grands groupes de microorganismes.
les études ont été basées sur un marqueur moléculaire, qui est
une molécule très bien
, ces molécules sont
l’ARNr 16s et 18s, la traduction étant
un mécanisme
ubiquitaires et très conse
rvés.
On retrouve chez les procaryotes et les eucaryotes les
roorganismes, tout comme chez n’importe quelle espèce décrite,
i
l existe une hiérarchie
celle utilisée chez les microorganismes
, prenons l’exemple de la bactérie
, dont on note que la souche au génome entièreme
nt séquencé est la K12.
PROPRES AUX
PROCARYOTES ET
EUCARYOTES
Les deux organismes ont en commun le cytoplasme,
retrouvant
dans un
et da
ns un noyau
membrane plasmique
, très
présence d’une paroi
est
comprise entre
0,5 à 1µm avec des extrêmes à 50µm, et dans la
ne cellule eucaryote,
une levure par
ois plus grosse qu’une bactérie,
et
mesure donc entre 5 et 20 µm, avec des e
xtrêmes de
cellules neuronales.
•Bacteria
•[nul]
•Proteobacteria
Embanchement ou phylum
•Gamma proteobacteria
•Enterobacteriales
•Enteriobacteriaceae
•Escherichia
•Coli
•
Ensemble de cellules bactériennes descendant toutes d'une même cellule mère.
Microbiol
ogie générale - 4
par endosymbiose avec une
selon le même mécanisme
à
des grands groupes de microorganismes.
une molécule très bien
un mécanisme
universel,
On retrouve chez les procaryotes et les eucaryotes les
l existe une hiérarchie
, prenons l’exemple de la bactérie
nt séquencé est la K12.
EUCARYOTES
Ensemble de cellules bactériennes descendant toutes d'une même cellule mère.

LSV – Semestre 3 – Microbiologie générale - 5
Pour une absorption identique, dans une grosse cellule, la concentration de nutriments sera plus faible que
dans une petite cellule, expliquant pourquoi les microorganismes de petite taille ont une croissance très rapide
(pour certain d’entre eux, un cycle complet de division peut être réalisé en dix minutes) et répondent très
rapidement à des stimuli extérieurs.
Vis-à-vis du matériel génétique, les cellules procaryotes
possèdent un unique chromosome circulaire ainsi que, parfois,
des plasmides. Les eucaryotes possèdent quant à eux un
matériel présent en un ou deux voire quatre exemplaires.
Les procaryotes se reproduisent de manière asexuée par
scissiparité ou division binaire : l’unique molécule d’ADN se
réplique, et les chromosomes formés, arrimés à la membrane,
sont séparés lors de ma mitose au cours de laquelle se créé un
septum. Chez les bactéries, la reproduction sexuée n’existe donc
pas, mais on peut parler de parasexualité.
LA MICROBIOLOGIE D’HIER ET D’AUJOURD’HUI
LES « PERIODES SOMBRES »
Depuis bien longtemps et sans le savoir, nous nous intéressons aux microorganismes. Ce sont en effet ces
derniers qui, avant de participer à l’affinage de nos fromages, annihilaient nombre de vies humaines :
• En 565, les premières grandes épidémies de peste bubonique et de variole provoquent le déclin de
Rome
• Au Moyen-âge, des épidémies de typhus, peste, variole, syphilis et choléra provoquant de lourdes
pertes humaines
• En 1346, une épidémie de peste bubonique en provenance de la Chine et de la Route de la Soie
décime 25 millions de personnes en Europe.
• Entre 1720 et 1722, une épidémie de peste décime la moitié de la population de villes du Sud de la
France (Toulon, Marseille, etc.) ainsi qu’un tiers de la population de villes plus septentrionales.
• En 1815, le typhus, la pneumonie et la dysenterie affaiblissent les troupes napoléoniennes, étant
responsables en partie de la conclusion de la bataille de Waterloo, mais aussi de Moscou en 1812 et
Leipzig en 1813
VENUE DE LA SCIENCE SUR LE DEVANT DE LA SCENE
• Avant 1650, ce sont les « périodes sombres », où l’on traitait de miasmes, d’Être suprême, de magie,
de génération spontanée, etc. Aristote avait alors prouvé que l’on pouvait générer des grenouilles à
partir d’eau croupie, et des souris avec l’aide de graines en décomposition.
• De 1650 à 1850, la Période des Lumières autorise la remise en question des doctrines traditionnelles.
Le premier microscope optique est mis au point par A. Van Leeuwenhoek, et sa résolution de 300x est
suffisante pour permettre à Robert Hooke de définir la notion de cellule individuelle. La doctrine de la
génération spontanée est contestée.
• Après 1850, c’est la période moderne. Louis Pasteur, chimiste français, enterre pour toujours la
théorie de la génération spontanée et fixe les grands concepts de la microbiologie : stérilisation,
immunologie, explication des phénomènes de fermentation, guérison de maladies infectieuses. Entre
1843 et 1910, l’école de Koch est responsable de la découverte d’un grand nombre de germes, définit
les notions de colonies et de cultures pures, met au point des outils microbiologiques de référence