microbiologie 1 PRÉSENTATION microbiologie, domaine d`études s

microbiologie
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PRÉSENTATION
microbiologie, domaine d’études s’intéressant aux organismes de taille microscopique, en particulier
aux bactéries, aux protozoaires, aux virus ainsi qu’à certains champignons (levures) et algues
unicellulaires de petite taille.
La microbiologie englobe l’ensemble des disciplines biologiques qui concernent ces micro-organismes,
notamment la bactériologie, la virologie et la parasitologie. La microbiologie, qui s’est développée de
concert avec la microscopie, étudie non seulement la morphologie des micro-organismes, mais
également leur mode de vie, leur métabolisme, leur structure moléculaire, leurs éventuelles propriétés
pathogènes et leurs caractéristiques antigéniques (propres à susciter une réponse du système
immunitaire).
2
HISTORIQUE
2.1
Naissance de la microbiologie
La naissance de la microbiologie correspond à la découverte, grâce au microscope, de l’existence
d’une vie minuscule, notamment dans des gouttes d’eau ou autres surfaces : c’est le naturaliste
hollandais Antonie Van Leeuwenhoek qui, le premier, en 1683, observe de tels micro-organismes
(bactéries et protozoaires), qu’il baptise « animalcules ».
2.2
Essor de la discipline
Ce n’est toutefois qu’à partir de la seconde moitié du XIXe siècle que les connaissances en
microbiologie évoluent vraiment, avec, d’une part, Louis Pasteur (souvent considéré comme le père de
la microbiologie moderne) et, d’autre part, Robert Koch (qui découvre l’agent responsable de la
tuberculose, le bacille de Koch). Ce développement est tout particulièrement stimulé par les
implications médicales de la microbiologie. Ainsi, les travaux des deux chercheurs et de leurs élèves
permettent de mettre en évidence un certain nombre de micro-organismes pathogènes, des bactéries,
des unicellulaires parasites, etc. De plus, Pasteur, à la suite d’une conférence donnée à la Sorbonne en
1864, fait admettre un principe capital pour l’avancement des recherches : les micro-organismes,
comme tous les autres êtres vivants, n’apparaissent pas spontanément, mais à partir de « germes »
existants (c’est le coup final porté à la théorie de la génération spontanée, controversée depuis déjà
deux siècles).
Le champ de la microbiologie s’élargit, passant des bactéries et de l’ensemble des agents pathogènes
microscopiques aux champignons unicellulaires, les levures, dont Pasteur démontre le rôle dans la
fermentation alcoolique.
2.3
La question de la classification des micro-organismes
La classification des micro-organismes se fonde d’abord sur leur morphologie. Les bactéries de forme
allongée sont ainsi baptisées bacilles, celles en chaînettes streptocoques. Les savants essaient ensuite

de répartir l’ensemble des micro-organismes dans les deux règnes établis par Aristote (le règne
animal et le règne végétal) : en effet, si Van Leeuwenhoek les a tous qualifiés de « petits animaux »,
on constate assez vite que certains ont des caractéristiques végétales (par exemple une activité de
photosynthèse). Cependant, la répartition entre les deux règnes s’avère impossible pour un certain
nombre d’organismes, qui possèdent à la fois des caractères animaux et végétaux ( voir classification
des espèces). Par ailleurs, les agents pathogènes invisibles même au microscope (tel celui de la rage,
étudié par Pasteur) continuent à être appelés virus.
C’est à la fin du XIXe siècle que le biologiste allemand Ernst Haeckel groupe l’ensemble des bactéries
dans un règne à part, celui des monères. Par ailleurs, diverses expériences permettent d’améliorer
grandement les connaissances sur la structure des bactéries. Ainsi, Hans Christian Joachim Gram
(1853-1938) met au point la méthode de coloration qui porte son nom et permet de découvrir
l’existence de deux grands types de bactéries : celles qui réagissent positivement à la réaction
(bactéries dites Gram+) ont une paroi épaisse, tandis qu’une réaction négative signale une paroi très
fine (bactéries Gram-).
2.4
XXe siècle : les grandes avancées
À la fin du XIXe siècle et au début du XXe, des microbiologistes tel le Russe Sergueï Winogradsky,
considéré comme le fondateur de l’écologie microbienne, entreprennent des recherches sur le
métabolisme des bactéries (études initiées par Pasteur). Il établit que les bactéries fonctionnent selon
deux modes : l’aérobiose, qui est fondée sur la consommation d’oxygène, et l’anaérobiose, qui permet
aux bactéries de vivre dans un milieu totalement dépourvu d’oxygène. En outre, les bactéries ne
synthétisent pas toutes les mêmes protéines ni les mêmes toxines dans le milieu. Winogradsky
découvre les bactéries chimiosynthétiques ; met en évidence le rôle des micro-organismes dans le
cycle de l’azote, et devient l’un des premiers à étudier les bactéries symbiotiques.
En revanche, il faut attendre le premier tiers du XXe siècle pour que les virus soient mieux connus. En
effet, si, dans les années 1905, un certain nombre de microbiologistes démontrent que les maladies à
virus connues sont bien dues à des agents pathogènes minuscules et non à des toxines, les virus
restent invisibles, et leur nature inconnue, jusque dans les années 1930. En 1935, un virus est enfin
isolé et cristallisé : celui de la mosaïque du tabac, par le biochimiste américain Wendell Stanley. C’est
en 1938 que des virus sont pour la première fois observés en tant que tels, avec l’invention de la
microscopie électronique.
Les recherches actuelles emploient les technologies nouvelles mises à la disposition de la biologie : le
microscope à balayage électronique, les techniques de la biologie moléculaire (comme le séquençage
de l’ADN), etc. Aussi la classification des micro-organismes se fonde-t-elle aujourd’hui sur leur
structure moléculaire. Ainsi, les bactéries forment l’ensemble des procaryotes, c’est-à-dire des cellules
dont le matériel génétique, sous forme d’ADN, est libre dans le cytoplasme et non inclus dans un
noyau, tandis que les autres organismes unicellulaires sont classés parmi les eucaryotes (dont le
génome est enfermé dans le noyau cellulaire). Parmi ces unicellulaires eucaryotes, on distingue les
protistes (groupe réunissant les unicellulaires animaux et végétaux) et les levures, qui sont classées
dans le règne des champignons. En outre, au sein de chacun de ces groupes, une classification plus
fine a été peu à peu mise en place, en fonction de leurs caractéristiques propres. Les virus, quant à

eux, forment un monde à part, à la limite du vivant (ils ne peuvent en effet en aucune façon se
reproduire par eux-mêmes, mais doivent obligatoirement parasiter une cellule vivante).
Enfin, la découverte en 1982 des prions, par Stanley Prusiner et son équipe, a ouvert la voie à une
nouvelle branche de la microbiologie. Les prions, simples protéines dépourvues de matériel génétique,
suscitent encore bien des interrogations quant à leur mode de fonctionnement et à leur transmission.
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APPLICATIONS
Les applications de la microbiologie sont nombreuses : industrie agroalimentaire, agriculture,
environnement, médecine, etc. Ainsi, on utilise la fermentation alcoolique que réalisent les levures
pour fabriquer le pain ou la bière, la fermentation lactique pour les fromages, etc. Dépollueurs,
certains micro-organismes dégradent des substances polluantes rejetées dans la nature. Les bactéries,
ainsi que de nombreux unicellulaires eucaryotes, sont d’importants outils de la recherche génétique et
permettent par ailleurs la production en grande quantité de protéines et hormones diverses ( voir
organismes génétiquement modifiés).
En médecine, la microbiologie permet de comprendre les mécanismes d’infection, de développement
et de survie des agents pathogènes. Une connaissance approfondie des mécanismes aux niveaux
moléculaire et cellulaire autorise en effet une lutte efficace contre un nombre très important de
maladies. Les avancées techniques permettent aujourd’hui une étude accélérée des agents
pathogènes « nouveaux » découverts chaque année. Une illustration magistrale en est le virus du
sida, qui, alors qu’il n’est identifié que depuis 1983 (la maladie elle-même n’étant connue que depuis
1981), est aujourd’hui l’un des virus les mieux connus du point de vue de sa structure et de son
fonctionnement. Citons enfin le rôle de la microbiologie dans la mise au point de nouveaux vaccins,
dans la compréhension des phénomènes épidémiologies, etc.
La microbiologie a, en outre, permis de compléter les théories évolutives, en particulier sur l’apparition
des cellules eucaryotes. Ainsi, la ressemblance structurale et moléculaire des mitochondries (organites
cellulaires eucaryotes) avec certaines bactéries (qui ont probablement été les premiers organismes à
avoir peuplé la Terre) suggère que l’origine des cellules eucaryotes réside dans la colonisation, par des
bactéries, d’autres cellules ( voir origine de la vie).
virologie
1
PRÉSENTATION
virologie, discipline de la microbiologie spécialisée dans l’étude des virus.
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NAISSANCE DE LA VIROLOGIE
L’existence d’agents pathogènes plus petits que les bactéries est établie en 1892 par le chercheur
russe D. I. Ivanovski, qui travaille sur les germes responsables d’une pathologie végétale, la mosaïque
du tabac. En 1898, le botaniste hollandais Martinus W. Beijerinck les baptise virus, mot latin signifiant
« poison ». Quelques années plus tard, on découvre que certains virus peuvent se développer à
l’intérieur des bactéries en les détruisant ; aussi sont-ils appelés bactériophages. À la même époque,

Louis Pasteur, après avoir montré qu’un virus est responsable de la rage, met au point un vaccin
destiné à lutter contre cette maladie.
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VIROLOGIE MODERNE
En 1935, le biochimiste américain Wendell Meredith Stanley réussit à isoler le virus de la mosaïque du
tabac et à démontrer qu’il est uniquement composé de matériel génétique, sous forme d’acide
ribonucléique (ARN), et d’une enveloppe protéique. Mais ce n’est qu’à partir des années quarante que
l’on peut observer les virus, grâce à l’apparition du microscope électronique. Puis, grâce aux
centrifugeuses à haute vitesse, les microbiologistes parviennent à les concentrer et les purifier.
L’étude des virus franchit une étape essentielle dans les années cinquante, avec la mise au point de
méthodes permettant la culture de cellules autorisant la réplication virale. De nombreux virus sont
ainsi découverts et, dans les années 1960 et 1970, les virologistes déterminent les caractéristiques
physiques et chimiques d’un grand nombre d’entre eux.
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RECHERCHES ACTUELLES
L’étude des virus et des interactions avec les cellules hôtes continue de faire l’objet de nombreuses
études en microbiologie. Petites structures très simples à l’échelle du vivant, les virus demeurent
d’une incroyable complexité à l’échelle de la molécule. Ce sont donc des modèles de première
importance pour étudier un grand nombre de mécanismes biologiques. Par exemple, l’existence de
l’ARN messager (ARNm) fut découverte au cours de travaux sur la réplication des bactériophages dans
les bactéries. L’étude des bactériophages a aussi été fondamentale dans la compréhension de
l’utilisation de l’information génétique par les cellules. La virologie tient également une place centrale
dans les recherches de génie génétique et de thérapie génique, domaines qui utilisent des vecteurs
viraux pour intégrer des gènes dans des cellules.
parasitologie
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PRÉSENTATION
parasitologie, étude des parasites, en vue de mettre au point des traitements efficaces contre les
maladies qu'ils provoquent (parasitoses). Celles-ci touchent actuellement plusieurs centaines de
millions de personnes, principalement dans les pays en développement et dans les régions tropicales.
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HISTORIQUE
La parasitologie actuelle plonge ses racines au milieu du XVIIe siècle, lorsque Francesco Redi découvre
que les ascaris (vers parasites du système digestif des vertébrés transmis par les aliments) pondent
des œufs et naissent, non pas de novo, mais de parents les ayant précédés (Redi est l’un des premiers
à contester la théorie de la génération spontanée). Peu à peu, les connaissances sur la morphologie
des parasites progressent avec les travaux de Réaumur en France, Pallas en Russie, Goeze en
Allemagne. Mais c'est Pasteur qui, en imposant la notion de la nature vivante des germes, donne son
véritable essor à la parasitologie.
Dès lors, les découvertes se multiplient : en 1875, Loesch découvre l'amibe dysentérique et son rôle
pathogène ; en 1880, Alphonse Laveran identifie l'hématozoaire du paludisme et quinze ans plus tard,

Ronald Ross montre que sa transmission passe par les moustiques du genre Anopheles (les
anophèles).
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MISE AU POINT DES TRAITEMENTS
Si les Indiens du Pérou combattaient déjà le paludisme grâce à l'écorce de quinquina, sa prophylaxie
doit attendre la découverte, en 1939, des propriétés insecticides du DDT, qui a permis de lutter contre
les moustiques vecteurs. Les parasites transmis par des insectes (comme le trypanosome responsable
de la maladie du sommeil, ou les filaires responsables des filarioses) sont alors presque anéantis. Mais
quelques décennies d'utilisation massive de ces produits suffisent à rendre résistants certains
parasites ( voir antiparasitaires ; antipaludéens).
De ce fait, la parasitologie s'oriente aujourd'hui vers d'autres modes de destruction, telle la lutte
biologique, ou encore un vaccin propre à chaque type de parasitose. Cette piste prometteuse s'appuie
sur le dépistage des maladies parasitaires et sur leur compréhension au niveau cellulaire. Mais elle
rencontre deux obstacles : les parasites ont peu à peu développé des défenses contre le système
immunitaire de leur hôte et ils existent souvent sous plusieurs formes.
virus (biologie)
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PRÉSENTATION
virus (biologie), micro-organisme constitué essentiellement d’un acide nucléique entouré d’une coque
protéique, parasite intracellulaire obligatoire, souvent agent de maladies, bénignes ou graves.
Actuellement, plusieurs milliers de virus ont été recensés. La virologie est le domaine de la
microbiologie qui s’intéresse aux virus.
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CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES
La principale caractéristique d’un virus est liée à son incapacité à se reproduire seul : obligé d’infecter
des cellules, il utilise le matériel de transcription et de traduction de la cellule hôte pour ses propres
besoins. Il doit en effet synthétiser des protéines dont le code est contenu dans son propre matériel
génétique. Ces protéines jouent un rôle dans la construction des nouveaux virus auxquels il donnera
naissance ou permettent la réplication de l’acide nucléique viral. Les virus sont donc des parasites
intracellulaires obligatoires.
Les virus sont composés soit d’acide ribonucléique (ARN), soit d’acide désoxyribonucléique (ADN) —
jamais les deux simultanément —, d’une coque protectrice appelée capside, constituée de protéines
seules ou combinées à des glucides, et parfois entourés d’une membrane plasmique provenant d’une
cellule hôte dont le virus est sorti, assemblage de phospholipides et de protéines. L’acide nucléique est
généralement constitué d’une seule molécule, soit à simple brin, soit à double brin qui, chez certains
virus, peut être segmentée en deux ou trois morceaux.
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TAILLE ET FORME
La taille et l’aspect des virus sont très variés, mais ils ont pour caractéristique commune d’avoir des
dimensions extrêmement réduites : à quelques exceptions près, ils ne sont observables qu’au