Microbiologie Introduction Utilisation des micro

Microbiologie
Introduction
Utilisation des micro-organismes
Historique
Cellules procaryotes/ eucaryotes
Caractéristiques communes
Spécificités eucaryotes
Micro-organismes eucaryotes
Le cas des virus et du prion
Morphologie bactérienne
Cytoplasme
Chromosome
Membrane plasmique
Enveloppe
Flagelle
Pili
Capsule
Spore
Introduction à la Microbiologie
Biologie des micro-organismes
bactéries (bactériologie)
levures, moisissures, champignons
algues
protozoaires (amibes, parasites)
Microbiologie fondamentale: cytologie, physiologie, écologie,
génétique, biologie moléculaire, taxonomie
Orientations plus appliquées: microbiologie médicale (maladies
humaines et animales), santé publique (contrôle propagation des
maladies contagieuses), alimentaire et laitière, agronomique
(substituts de pesticides), biotechnologie (production d'antibiotiques,
de vaccins, d'enzymes..., extraction de minerais précieux)
Utilisation des micro-organismes
Aspergillus
peau--> cuir
bactérie
bulles Co2
--> trous
bact. et champ.
protéases
gôut et odeur particuliers
Acetobacter Glu en Vit C
Saccharomyces cerevisiae
levure du boulanger
Xanthomonas
Produit visqueux (Xanthan)
--> stabilisateur
Lactobacillus
lactose en
ac.lactique
Saccharomyces
Aspargillus
lactase
S. cerevisiae
Thermus aquaticus
sucre en Co2 et Et-OH Enzyme thermostable
pour PCR
Xanthomonas
Bactéries dégradent
les huiles- graisses
en Co2 et produits
non toxiques
Bactéries
utilisent
le
méthane
pour
dépollution de champs ou déchets
produisent une enzyme qui dégrade plus de
250 polluants
Champignons et bactéries produisent des
AB (pénicilline, tétracycline)
Levures et bactéries utilisées comme
usines (production d'insuline)
Utilisations des enzymes de μorganismes
pour production vin, soda, bierre,
fromage, chewing-gum, cuir, papier,
détergents, lessives, jeans délavés......
âge univers est estimé à 18 milliards d'années (18.109 années)
système solaire (soleil, terre, autres planètes) 4,5 milliards d'années
μorganismes présents sur la terre depuis 3,5 milliards d'années
Evolution biologique
datation de fossiles découverts dans des sédiments
construction d'arbres phylogénétiques (analyse et comparaison
séquences ADN ou protéines)
Un peu d'histoire
Renaissance Girolamo Fracastoro: "contagion" (contact direct,
vêtements souillés, air) impliquée dans les maladies --> êtres vivants
invisibles provoquaient des maladies
17ème siècle Antony van Leeuwenhoek: 1ère observation et
description de bactéries sous microscope (x50 à 300) en 1650
("animalcules")
19ème siècle
Louis Pasteur (1822-1895)
étude des fermentations lactique et
alcoolique et découverte de la
pasteurisation
publication de 1861 « mémoire sur les corpuscules organisés qui
existent dans l'atmosphère: examen de la doctrine de générations
spontanées »
Discrédit théorie de la génération spontanée (organismes vivants
peuvent se développer à partir de matière non vivante ou en décomposition)
Fiole contenant du milieu nutritif stérile avec
un col en bec-de-cygne: aucune croissance
n'apparaît même si le contenu est exposé à l'air
car la poussière et les germes sont piégés sur
les bords du goulot. Si les goulots sont cassés
ou en renversant le récipient, la croissance
commence immédiatement.
C'est l'origine de toute la technique microbiologique
compréhension et prévention des maladies infectieuses
- découverte de la cause des furoncles (staphylocoque), du
streptocoque, du pneumocoque
- bacille du charbon (immunisation)
- choléra du poulet (méthode de l'atténuation de la virulence des
microbes : vieilles cultures ne donnent plus la maladie, mais
injectées à des anx sains = R à la maladie)
- vaccin contre la rage: Il applique à l'homme la méthode
d'atténuation (13 injections en 10j), le 6 juillet 1885, à Joseph
Meister
--> fondements de l'immunologie
1886 création de l'institut Pasteur
Robert Koch (1843-1910)
observation du bacille du charbon (Bacillus anthracis) dans le sang
de patients décédés, isolement de la bactérie et ré-innoculation à des
animaux sains --> conduit à la maladie et à l'isolement de la même
bactérie qui est donc l'agent infectieux
Postulats de Koch
1er isoler l'agent suspecté d’une victime de la maladie
2ème croissance de l'agent en culture pure
3ème infecter un hôte sain et montrer que cet organisme présente alors
les mêmes symptômes cliniques
4ème ré-isoler le "même" agent de la nouvelle victime
isolement de Mycobacterium tuberculosis (bacille de Koch)
observation de colonies bactériennes sur des tranches de pomme de
terre bouillies
Fannie Eilshemius-Hesse: agar pour solidification des milieux
(gélatine dégradée et fond >28°C)
R.J. Petri: les boîtes pour milieu de culture solide du même nom
Cellules procaryotes/eucaryotes
bactéries
procaryotes "avant le
noyau"
2 groupes taxonomiques
de procaryotes
eubactéries
archéobactéries
mycètes (levures,
mycètes
(levures, moisissures, champignons)
algues
protozoaires ("premier animal")
eucaryotes inférieurs (protistes)
Caractéristiques communes de toutes les cellules
membrane cellulaire (séparation de l'extérieur)
ADN (information génétique), différents ARN, les protéines
(dont la plupart sont des enzymes)
Toutes les cellules
sont composées des mêmes éléments chimiques: protéines,
acides nucléiques, minéraux, sucres, acides gras, vitamines
régulent le flux des nutriments et des déchets qui entrent et
quittent la cellule
se reproduisent et sont le résultat de la reproduction
nécessitent de l'énergie extérieure
sont très finement régulées en élaborant des systèmes senseurs
des signaux environnementaux (ouverture et fermeture des fleurs selon luminosité,
embryogenèse)
ç procaryotes sont moins complexes que ç eucaryotes qui possèdent
des organelles (séparées du cytoplasme par des membranes)
le noyau (ADN et enzymes nécessaire à sa synthèse et lors de
la transcription)
les mitochondires (production d'énergie)
les chloroplastes (photosynthèse à partir de la lumière)
l'appareil de Golgi (sécrétion de substances)
Les ribosomes (synthèse des protéines) sont contenus par toutes les
cellules, mais sont différents (RE chez Eucaryotes)
Certaines cellules possèdent un flagelle (long filament à la surface
cellulaire) qui leur confère la mobilité
noyau
membrane plasmique
chloroplaste
mitochondrie
ç eucaryotes: 2-100 μm (10-6) et sont plus larges
que les ç procaryotes: 0,5-2 μm
Micro-organismes eucaryotes (en bref)
mycètes (levures, moisissures, champignons): organismes
eucaryotes ubiquitaires, porteurs de spores, dont la nutrition se fait par
absorption, dépourvus de chlorophylle, et qui se reproduisent de façon
sexuée et asexuée, parasites animaux, hommes et végétaux (Candida
albicans, Aspergillus -infection pulmonaire-), procédés industriels
--> mycologie
algues: environnements aquatiques, eucaryotes unicellulaires,
coloniaux et multicellulaires (deux règnes différents!), dépourvus de
racines, de tiges et de feuilles, photosynthèse, reproduction sexuée ou
asexuée --> phycologie ou algologie
protozoaires ("premier animal"): eucaryotes unicellulaires
généralement mobiles, large éventail de biotopes et de niches,
reproduction asexuée -la plupart- ou sexuée, composants importants
des chaînes et réseaux alimentaires (le plancton), parasites de
l'homme et des animaux (Entamoeba -amibiase-, Plasmodium malaria-, Toxoplasma) --> protozoologie
????
Les virus: entités simples, acellulaires, constitués d'une ou plusieurs
molécules d'ADN ou ARN enfermées dans une coque protéique,
parasites intracellulaires obligés (reproduction) d'eucaryotes ou de
procaryotes (bactériophages)
--> virologie
Les maladies à prions (tremblante du mouton, encéphalopathie
spongiforme bovine et la maladie de Creutzfeldt-Jakob -SNC-), transmissibles
par ingestion ou inoculation, toujours mortelles, agent infectieux non
conventionnel= prion (proteinaceous infectious particle), protéine
PrP, changement conformationnel de PrP pour sa forme pathogène
(résistance aux protéases)
Morphologie bactérienne
Microscopie
optique
coques
Microscopie
électronique
bacilles
sprirales
cytoplasme
tout ce qui est à l'intérieur de la membrane cytoplasmique
gel n'empêchant pas le mobilité des molécules
- protéines E. coli 1000 enzymes
- ribosomes (ARN + protéines, 2 ssu 30S et 50S) usines à
protéines
- granules de stockage (amidon, lipides, phosphate, gaz....)
présentes selon les nutriments environnants = réserve rapide
chromosome bactérien (ADN génomique)
pas de membrane nucléaire
double brin circulaire (106-107 pb)
compacté
ADN composé de 4 acides nucléiques:
cytosine, guanine, thymine et adenine
liaison 5'P et 3'OH
complémentarité des base A-T, G-C
plasmide (103-105 pb)
ADN extrachromosomique
double brin circulaire
non requis pour développement ou reproduction
ex conjugaison, R aux AB, nouvelles capacités
métaboliques, pathogénicité
NB largement utilisé en Biologie moléculaire (clonage)
membrane plasmique (entoure le cytoplasme)
protéines (périphériques ou intrinsèques) et lipides (bicouche) en
proportion variable
-->mosaïque fluide
tête hydrophile
(glycérol phosphate)
Phospholipide
queue hydrophobe
(ac gras non
polaires)
s'associant les une
aux autres
- barrière perméable et sélective
- site de processus métabolique (respiration, photosynthèse...)
-molécules réceptrices pour détecter et répondre aux signaux
environnementaux
enveloppe
- forme et protection de la lyse osmotique
- comprend la membrane plasmique et un énorme polymère appelé
peptidoglycane ou muréine (trouvé uniquement chez les bactéries)
série de longues chaînes de polysaccharides (alternance de NAM et
NAG), pontées par de courts peptides
N-acetyl
glucosamine
N-acetyl muramic
acid
un tétrapeptide (Ala-Glu-Lys-Ala) est branché sur chaque molécule
de NAM et s'accroche à un autre tétrapeptide de sorte à relier les
chaînes de NAM-NAG entre elles
Sur la base d'un coloration développée par Christian Gram (1884), il
apparaît évident que les bactéries se divisent en deux groupes majeurs:
Gram +
Gram coloration au cristal violet
mordant (iode)
décoloration à Et-OH
contre coloration à la safranine
enveloppe
constituée d'une
épaisse couche
de PG
enveloppe constituée d'une
fine couche relâchée de PG (7
à 8 nm) dans le périplasme et
d'une membrane externe
La membrane externe des bactéries Gram négatives est
asymétrique : face interne est composée de phospholipides, la face
externe de phospholipides et de LPS (lipopolysacharide)
Membrane
externe
Membrane plamsique ou interne
(bicouche symétrique de
phospholipdes)
LPS
L’enveloppe particulières des mycobactéries (Gram +)
flagelle: structure hélicoïdale qui tourne comme un tire-bouchon
permettant aux bactéries d'avancer (swiming)
monotriche (souvent polaire), amphitriche (à chaque extrémité),
péritriche (tout autour), ou lophotriche (faisceau)
crochet
corps basal
pili (fimbriae): + ou longues structures
extracellulaires, formées par
l'assemblage d'une même
sous-unité (piline),
attachement (entre bactéries conjugaison-, ou à un cellule
hôte), mobilité (twitching)
capsule: sur-couche bien organisée à l'extérieur de la paroi
couche mucoïde: sur-couche de substance diffuse, moins organisée
glycocalyx: réseau de polysaccharides et protéines recouvrant
plusieurs bactéries
attachement à des surfaces -biofilmprotection contre composés toxiques (détergents, AB...),
dessiccation
protection
contre
système
immunitaire
(antiphagocytaire)
spores: structures de résistance formée par certains Gram + lors de
conditions drastiques
forme de vie la plus résistante (à la chaleur, aux UV, à la dessiccation,
produits chimiques)
ex: maladie du charbon ou botulisme