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Règnes
plantes
protistes
animaux
Protistes
supérieurs
-Algues
-protozoaires
-champignons
Protistes
inférieurs
-Algues bleu- verts:
cyanophycées
-Bactéries ou
schizomycètes
La cellules eucaryotes et la cellules
procaryotes
Eucaryotes
Procaryotes
Paroi: mucopeptide
-
+
la membrane plasmique
+
+
mitochondries
+
-
chloroplastes
+
-
Reticulum
endoplasmique
+
-
Appareil de Golgi
+
-
ribosome
80S
70S
Membrane nucléaire
+
-
chromosome
n
1 unique
Association ADNHistone
+
-
suite
Eucaryotes
Procaryotes
Génophore nucléaire
+
+
Génophore mitochondriale
+
-
Génophore chloroplastique
+
-
Génophore plasmidique
-
+
La division cellulaire
mitose
amitose
Transport actif
+
+
Transport passif
+
+
L’endocytose et l’exocytose
+
-
respiration
Membrane mitochondriale
Membrane cytoplasmique
photosynthèse
+ chloroplaste
+ variable
Système analogue au
chloroplaste: cyanophycées
Chromatophore: bactéries
photosynthétiques
La cellule bactérienne
• 1- Morphologie
• Taille: 0.5 à 1µm de diamètre et de 2 à 5 µm de longueur.
•
•
•
•
•
Certaines bactéries « spirilles » peuvent atteindre la taille d’une algue
D’autres ont une taille analogues ou inférieure à celle d’un gros virus.
Les entérobactéries: Escherichia coli 1x2 à 3µm
Treponema pallidum: 0.1à0.2 x 5 à 20µm
Les spirochètes: 0.2 à 0.7 x5 à 500µm
Formes et arrangements des bactéries
•
Sphèriques ou cocoïdes (coques)
•
En Bâtonnet ou cylindriques (bacilles)
•
Spiralées ou hélicoïdales(spirilles)
Forme sphérique: cocci
Staphylococcus aureus (x1000)
Enterococcus faecalis (x200)
Forme en Bâtonnet: Bacille
Vrais bacilles: bâtonnet droit à extrémité arrondie ou réctangulaire
(entérobactéries, bacillus), aux extrémités effilées (fusiforme):
Corynébactéries.
Incurvés en virgule: Vibrio cholerea
Bacillus megaterium (x 600)
Bacillus anthracis
Forme: spirilles
Forme très allongée et ondulée:
Rhodospirillum rubrum (x 500)
Spirochètes: spirochaeta, Leptospira, Tréponema mobiles avec
mouvement ondulatoire, pondulaire ou giratoire. Pas de cils
spirilles
Certaines bactéries sont associées en filaments non
ramifiés: Sphaerotilus, Beggiatoa, cyanobactéries, ou
ramifiés formant un mycélium: Actinomycètes
(Streptomyces)
La paroi
• C’est une enveloppe rigide qui représente 20%
du poids sec de la cellule.
• Rôle: - forme
- résistance à la forte pression osmotique
-division cellulaire
- absente uniquement chez les
mycoplasme
• La coloration de Gram basée sur la différence
de composition des parois, permet de classer
les bactéries en deux catégories: les Gram+
(violet) et les Gram- (rose)
Mise en évidence de la paroi
• La séparation de la paroi du reste des
constituants cellulaires se fait par broyage,
ultrasons, congélation-décongélation ou par
l’action des enzymes.
• Les parois obtenues sont purifiées par
centrifugation différentielle, puis rinçage à l’eau
afin d’éliminer les composants cytoplasmiques.
• Sous ME, elles ressemblent à des sacs aplatit
avec une déchirure par laquelle sont sorties les
constituants cytoplasmiques.
Composition chimique de la paroi
Gram+
Gram-
Osamines:
mucopeptides
++
+
Acides aminés
24 à 35%
50%
Nombre
4 à 10
16-17
Acide diaminopimélique
+++ exclut la lysine
+ n’exclut pas la lysine
Acides téichoÏques
+++
-
Oses
20-60%
20-60%
lipides
1 à 2.5%
10 à 22%
La structure glucidique de base du
peptidoglycane: osamines
CH3
CH2OH
NAM
(acide N-acétylmuramique
H
= NAG+acide lactique lié par éther)
O
Capable de faire des
liaisons avec les
sucres et les peptides
H3C
H
H
NH
O
CH
O
H
O
H
NAG
(acide N-acétylglucosamine)
O
H
H
C=O
H
OH
H
O
C = O CH2OH
CH3
C= O
Acides aminés: Det L Ala,
Dglutamate, lysine ou acide
NH diaminopimélique
OH
liaison du
tétrapeptide
R
Galactosamine est rare
NH
H
C
H
C= O
En plus glycine
Staphylocoques
Aspartate
Lactobacillus
Les acides téichoïques
(Gram positives) rôle
antigénique
Le lipopolysaccharide i.e.
LPS = endotoxine(Gram
négatives)
LPS de Salmonella
Acides
mycoliques:
acides gras
très long c=60
ramifiés chez
mycobactéries
Polyol phosphate (glycérol
bacillus, ribitol, staphylocoques)
R = D-alanine, glucose ou autre…
Abe = abéquose, Gal = galactose,
Glc = glucose, GlcN =
glucosamine, Hep = heptulose,
KDO = 2-céto-3-désoxyoctonate,
Man = mannose
Sucre+lipide
Élément structural: péptidoglycanes= muréine= mucocomplexe= mucopeptide
Structure de base du peptidoglycane
Nombreuses Gram négatives
et Gram positives (Bacillus,
Clostridium, Lactobacillus,
Corynebacterium,
Mycobacterium , Nocordia…)
DAP = acide mésodiaminopimélique
Nombreuses Gram positives
(Staphylococcus,
Streptococcus, Micrococcus,
Lactobacillus,
Leuconostoc…)
La paroi des bactéries Gram positives et Gram négatives
Porine
Gram négative
Chaînes latérales O
Lipoprotéine
de Braun
Liposaccharide
(LPS)
Membrane
externe
Espace
périplasmique et
peptidoglycane
Gram positive
Phospholipides
Peptidoglycane
Acides
lipotéichoïques
Acides
téichoïques
Peptidoglycane
Protéines
intrinsèque
Membrane
plasmique
Espace
périplasmique
+épaisse et
homogène
Membrane
plasmique
Rôle de la paroi
• Exosquelette: forme, rigidité, protège de la pression osmotique
• Support de nombreux antigènes (classification+ diagnostic)
– Acide teichoique+ polyolosides (staphylocoques)
– Antigènes protéiques: MTR (+virulent)
– Gram-: Ag somatique O: c’est l’ensemble LPS (spécificité sérologique)
et Lipoprotéique (antigène): sérotypes
• Siège des sites de fixation des bactériophages: acides téichoiques
pour les Gram+. Cette carte d’identification= lysotype
Coloration de Gram
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
En 1884, Gram médecin Danois mis au point la méthode de coloration.
Basée sur la perméabilité de la membrane au passage de certains solvants.
-coloration des cellules d’un frottis avec le violet de gentiane
Fixation par le lugol (iodo-ioduré )
Décoloration par l’alcool
Recoloration par la fushine.
Si la cellule ne se décolore pas: violet Gram+
Si elle se décolore: rose GramLe cytoplasme se colore et le peptidoglycane est responsable de la
rétention du colorant à cause de son épaisseur.
Certaines bactéries ont un comportement intermédiaire: Gram- labile
capsule
Les capsules bactériennes
Capsule de Streptococcus
Capsule de Bacillus
pneumoniae visualisée à anthracis visualisée à l’aide
l’encre de Chine
d’anticorps fluorescent
Capsule de Streptococcus
pyogenes visualisée par
microscopie électronique à
transmission
- capsule au sens stricte : structure bien organisée, facilement
mise en évidence par des techniques simples (coloration à l’encre
de chine, anticorps, microscopie électronique).
- couches mucoïdes (slime layers) : substance diffuse et non
organisée dont les constituants (polysaccharidiques) sont plus ou
moins libérés dans le milieu et ne constituent plus une véritable
entité morphologique.
Les cils, ou flagelles, sont des structures inconstantes chez les bactéries. Ils constituent
les organes de locomotion pour les bactéries qui en possèdent. Ils sont retrouvés surtout chez les
formes bacillaires et très rarement chez les cocci.. Ils sont au nombre de 1 à 3 selon les espèces mais
peuvent variés en fonction des conditions de culture (milieu mou)
Selon la disposition des flagelles, on distingue les bactéries monotriches (un seul flagelle polaire ex
Pseudomonas), lophotriches (une touffe de flagelles polaires P.fluorescens) ou péritriches (flagelles
répartis sur toute la surface de la bactérie entérobactérie ex E.coli) et enfin amphitriche (un flagelle
dans chaque pôle : Spirillium).
Proteus (entérobactérie) possède une mobilité exceptionnelle due à une ciliation abondante qui se
traduit par l’apparition d’un voile qui envahisse la boîte de pétri. Cet aspect voile (hauch) est à l’origine
de l’appelation H pour les antigènes flagellaires.
Les Salmonelles alternent durant leur vie deux types d’antigène flagellaire. Ce phénomène est appellé
« variation de phase », il est dû à l’expression alternative des deux gènes codants pour ces antigènes.
se sont des appendices filamenteux, généralement
plus longs que la bactérie, de l’ordre de 6 à 20µm. et
d’epaisseur variable selon l’espèce 12 à 30nm.
composés d’un assemblage d’une protéine sphérique
appelée flagelline (30 à 40kda).et composé de 3
partie : le corps basal, le crochet et un long
filament.
L’insertion des flagelles est probablement
cytoplasmique du fait que l’action du lysozyme sur la
paroi prouve l’ancrage du flagelle au niveau de la
membrane plasmique : granule ou corps basal.
Cette structure comprend deux anneaux protéiques.
Le plus interne est relié à la membrane plasmique
(système d’exportation: anneau S et M), alors que le
plus externe est relié au LPS et au peptidoglycane.
La croissance du flagelle est assurée non à partir de la base mais par un prolongement
de l’extrémité : les molécules de flagellines traversent la partie centrale creuse du
flagelle est s’additionnent à l’extrémité terminale : autoassemblage.
Nb : Les flagelles sont facilement cassés par une agitation mécanique, cependant, la
mobilité est rapidement restaurée.
Fonction des Flagelles:
1- Mobilité
2- Le chimiotactisme : les bactéries sont douées de
chimiotactisme positif ou négatif du à des signaux envoyés
par des récepteurs chimiques au niveau de la membrane
plasmique. Les flagelles change de direction dans le sens
de la zone de forte concentration en signal : Swarming.
3-Propriétés antigéniques: Ag H
Pili ou Fimbriae :
De nombreuses bactéries à Gram négatif (exceptionnellement des bactéries à
Gram positif) possèdent des appendices de surface plus courts et plus fins que les
flagelles et que l'on appelle pili (de pilus = poil), ou fimbriae (frange). On en
distingue deux catégories :
1- Les pili communs
-de structures protéiques filamenteuses, de 2 à 3 µm de long, disposés
régulièrement à la surface de la bactérie.
-constitués par la polymérisation d'une même sous-unité polypeptidique, la piline,
assemblée à des polypeptides mineurs dont l'adhésine.
-L'adhésine peut avoir des interactions avec un récepteur cellulaire hydrocarboné
(glycolipides ou glycoprotéines) présent à la surface d'une cellule eucaryote et leur
présence est en rapport avec les propriétés hémagglutinantes de la bactérie.
- Les structures génétiques codantes pour les complexes pili-adhésine sont des
opérons en situation plasmidique ou chromosomique.
2- Les pili sexuels
-plus longs
- nombre plus restreint (1 à 4) que les pilis communs
- codés par des plasmides (facteur F).
- Ils jouent un rôle essentiel dans l'attachement des bactéries
- entre elles au cours de la conjugaison.
- servent également de récepteurs de bactériophages spécifiques.
Pili et flagelles
Observations de Rickettsia felis par microscopie
électronique à transmission
(A) Pilus sexuel entre deux bactéries
(B) Petits pili permettant l’adhésion
Eucaryotes
Archées
Eubactéries
Noyau
-
-
+
ADN avec histones en nucléosomes
Non mais nucléoïde avec protéines histones-like IHF
+ chez les Euryarchaeota
+
Nbre de chromosomes
1 voire +
1 seul ?
Plusieurs
Nucléole
-
-
+
Mitose
-
-
+
ARNm polycistroniques
+
+
-
Présence d'introns
-
-
+
ARNm épissés avec coiffe et queue polyA
-
-
+
Recombinaisons génétiques
Transferts horizontaux
Transferts horizontaux ?
Méiose, fusion des gamètes
Ribosomes
70S
70S
80S
Microtubules
rares
rares
+
Organites (mitochondries, chloroplastes, RE, Golgi...)
-
-
+
Flagelles
+
+
+
Paroi cellulaire
Peptidoglycane (= muréine)
Pseudomuréine
Paroi polyosidique simple
Membrane de phospholipides
+
Pour + de 70 % des lipides
+
Présence de diéthers ou tétraéthers membranaires
-
+
-
Présence de stérols membranaires
-
-
+
Présence de squalènes membranaires
-
+
-
Méthanogénèse
-
+
-
Fixation de l'azote
+
+
-
Photosynthèse
+
Transport
Les transporteurs ATPasiques
Figure 4 : transport d’un sucre par gradient de sodium.
Pompe à protons en jaunâtre, transporteur antiport H+/Na+ en orangé, Escherichia coli va ainsi capter des sucres (…).
transporteur symport Na+/sucre (mécanisme ping-pong) en vert.
Les arabinose, maltose, galactose, ribose …) et acides
aminés (glutamate, histidine, leucine
protéines fixatrices de solutés sont aussi impliquées ans le
chimiotactisme.
2ème année DEUA
Bactériologie
ISMAL 2007-2008
L’induction: Opéron LACTOSE
Melle ALOUACHE
respiration
Le système générant l’ATP est intiment lié à la membrane plasmique. Chez les bactéries
aérobies, les H+ et é produits lors de l’oxydation du substrat carboné sont transportés le
long d’une chaîne respiratoire composée de deshydrogenase et leur coenzyme ainsi que
des cytochrome jusqu’à l’accepteur final qui est l’oxygène. Ce transfert génère la production
d’ATP.
Nb: chez les bactéries photosynthétique, le siège de la photosynthèse est la membrane
plasmique.
mésosome
-Seul organite détecté par ME
-C’est une invagination de la
mbp qui peut être lamellaire ou
globulaire
-Il disparaît chez les
sphéroplaste
-Gram+: 1 ou+ de grande taille
-Gram-: petit et rare
-Rôle: - rôle incertain dans la
respiration
-Division cellulaire
-Réplication de l’ADN vue que
ce dernier est toujours lié au
mesosome
cytoplasme
-pH: 7,2
-un gel colloïdal, qui contient 80
%d'eau et des substances organiques
et minérales
-Les ribosomes, au nombre de 15000
environ par bactérie, représentent 40
% du poids sec de la bactérie et 90 %
de l'ensemble de l'ARN
- Ribosome 70S (50s+30s)
Matériel nucléaire
Caractéristique:
-un chromosome
-circulaire (cairns)
-superenroulé
-Zone centrale: nucléole
-Pas d’histone
-Stabilisé par des
polyamines: spermine et
spermidine et Mg2+
-Lors de la division le
chromosome est répliqué
grâce à la polymérase lié à
la mbp
ADN extrachromosomique
• Plasmide
-Petite moléculaire circulaire
- bicaténaire, extrachromosomique
-indépendante du chromosome et
indespensable à la survie de la
cellule.
-super enroulé, plus résistant
-Découvert par Lederberg en 1952
-Assure leur propre transfert par
conjugaison ou transduction
-Confère à la bactérie une
adaptabilité à son environnement:
résistance au antibiotique,
virulence…..
Autres constituants cytoplasmiques
•
•
•
•
•
•
•
Ribosome
-siège de la synthèse protéique
- petite granulation sphérique (10-30nm de diamètre)
- libre ou associés en polysome
- Taille 70S: 2s/u 30S+50S
30S: ARN16S+21Protéines S (small)
50S: ARN 23S+ ARN5s+ 34 proteines L (large)
Inclusions granulaires
• - peuvent êtres organiques ou inorganiques: réserve d’énergie
•
•
•
-
-
Ces granules peuvent être spécifiques chez certaines espèces
Plusieurs types existes:
Réserve de carbohydrate: glycogène (cyanobactéries, entérobactéries et
Clostridium) ou l’acide poly-bétahydroxybutyrique (V.cholerea,
cyanobactéries, Photobacterium, Azobacter, bactéries pourpre…)
aucune chez Acinetobacter.
Polyphosphates: volutine: coloration rouge pourpre en présence de certains
colorants ex toluidine. Retrouvée chez certaines bactérie pathogène ex
Corynebacterium diphteridae.
Inclusion de soufre et de fer: chez Thiobacillus, Thiobactéries ex Beggiatoa
(énergie de H du SH) et les sidérobactéries dont les gaines sont incrustés
de hydroxyde de fer.
Chromatophore et pigments
•
Chromatophore: organite spécialisé dans la photosynthèse, contient des
pigments appelés: bactériochlorophyles.
• Bactéries pourpre: entourés d’une membrane en relation avec la membrane
plasmique. Sous forme tubulaire, visiculaire ou en amas.
• Bactéries vertes: avec une membrane indépendante de la mbp. De forme
de vésicule ou en cigare de 100 à 150nm de longueur
• D’autres pigments:
• Vitamine K2: chez Bacillus subtilis
• Caroténoïde: anti-UV chez Corynebacterium
• Pyocyanine (Pseudomonas) et Violacéine (Chromobacterium violaseum):
antibiotique
• Zeaxanthène: caroténoïde, pigment jaune chez S.aureus
• Xantophylle et sarcinaxanthène: caroténoïde, pigment rouge chez Sarcina
Vacuole à gaz: rencontrée chez 3 groupes photosynthétiques: bactéries
pourpre, cyanobactéries et les bactéries vertes. Elle permet à la bactérie de
flotter à la surface de l’eau.
Forme de résistance: Sporulation
•
•
CertaineS bactéries ex Bacillus anthracis et Clostridium contiennent des
spores: endospore. C’est une forme dormantes sans métabolisme qui se
transforme à nouveau en forme végétative lorsque les conditions de
l’environnement redeviennent favorables. Elles sont extrêmement
résistantes à la chaleur, à la dessiccation et aux antiseptiques et totalement
résistantes aux antibiotiques.
Une endospore est formée par cellule. Cependant le degré de sporulation
dans une culture varie selon l’espèce. Elles sont classées selon leur
position (centrale, subcentrale, terminale) et selon leur épaisseur par
rapport à la forme végétative (déformante ou non). Elles sont considérées
comme un critère de taxonomie. La sporulation se déclenche à la fin de la
phase exponentielle
Spore ronde terminale déformante
Spore de B.subtilis
Endospore ovale centrale et
non déformante. B.subtilis
Étapes de sporulation
•
•
•
•
•
•
Stade1: la cellule est en phase stationnaire. Arrêt de la synthèse de l’ADN,
ARN et protéines. Premier changement visible est la conversion de l’ADN en
un filament chromatique axial qui s’étend sur presque toute la longueur de la
cellule.
Stade2: caractérisée par un cloisonnements membranaire: septum de
sporulation. Il se forme par une invagination de la membrane cytoplasmique.
Stade3: La synthèse du septum se poursuit, il s’étend et se détache de la
membrane plasmique en formant une préspore visible au ME.
Stade4: la préspore va mûrir progressivement en s’entourant d’un certains
nombre de téguments: la paroi sporale et le cortex formés dans les faces
interne de la double membrane. La tunique sporale (résistance aux UV grâce
au ponts S-S ressemble à la kératine) et l’exosporium ( glycoprotéine)à
l’extérieur. La sporulation modifie la composition antigénique de la paroi, avec
synthèse de l’acide dipicolinique et le pompage de Ca2+ (dans le cortex).Il ya
changement dans les synthèses et enfin une déshydratation.
Stade5: la lyse bactérienne et libération de la spore
Une fois les conditions sont favorables, la spore se réhydrate, la tunique se
rompt et la cellule végétative émerge. Certaines spores nécessites un choc.
L’endospore bactérienne
Étapes morphologiques de la sporulation
Structure et arrangements de l’endospore
A = ovale, terminale
B = rectangulaire, terminale
C = rectangulaire, subterminale
D = rectangulaire, centrale
E = circulaire, terminale
F = circulaire, centrale
G = terminale, en forme de club de golf
Intérêt de la sporulation
• La survie dans un milieu hostile
• La dissémination des maladies: tétanos
botulisme,
• L’ identification bactérienne