III - Structure de la cellule bactérienne

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MICROBIOLOGIE GÉNÉRALE
CHAPITRE III : STRUCTURE DE LA CELLULE BACTÉRIENNE
On observe au microscope à fond clair car on peut y observer un état frais (cellules vivantes entre lame et lamelles ou un frottis
de cellules mortes). Pour réaliser un frottis, on étale les bactéries sur la lame, on fixe à la chaleur, on colore, on lave, et on
observe.
On peut aussi utiliser un microscope électronique sur coupe fine.
I – PRINCIPALES FORMES BACTÉRIENNES
o Unicellulaires
- Sphériques (coccus) : différent selon l’axe de division et le nombre de cellules en diplocoques (1 axe, 2
cellules), streptocoques (1 axe, plusieurs cellules), tétrades (2 axes, 4 cellules), sarcines (pleins d’axes) ou
staphylocoque (amas cellulaire).
- Cylindriques (bacillus) : peuvent être simples, diplobacilles, streptobacilles, ou coccobacilles.
- Hélicoïdales : vibrion (hélice ≤ 1 tour), spirille (hélice longue et dure), spirochète (hélice longue et flexible)
- Prosthèques
o Pluricellulaires
- Actinomycètes (streptomyces)
- Cyanomycètes (les trichomes et les hétérocystes)
II – DIVISION CELLULAIRE DES BACTÉRIES
La reproduction est de type clonale mais aussi parasexualité (via transformation, transduction, conjugaison). Le
bourgeonnement est rare mais on peut aussi avoir fragmentation.
III – COMPOSITION ET FONCTIONS
 Structures internes
Dans une cellule il y a de l’ADN, hélicoïdal et fibreux. Celui-ci est dans le cytoplasme et forme le nucléoïde. Il est super-enroulé
en un seul chromosome ayant une masse de 10
9
à 10
10
kDa.
On trouve aussi les ribosomes qui traduisent l’ARNm en protéines. Il est en 70S avec une sous-unité 50S et une 30S.
Sur certains procaryotes, on trouve des vésicules à gaz assurant la flottabilité des bactéries en fonction de la lumière, du SH
2
, de
l’O
2
. Si réception d’un signal, le nombre de vésicules augmente, et elle flotte. Il existe également des substances intracellulaires
de réserve, pour maintenir la pression osmotique, compatibles avec le métabolisme :
- Glycogène/Amidon
- PHB utilisé en cas de carence de N
- Cyanophycine (polymère d’azote  cyanobactéries)
On trouve également des composés inorganiques.
 Membranes
Phospholipides (7) + Protéines (200) : c’est une barrière physique entre le cytoplasme et l’extérieur qui permet une perméabilité
sélective :
- Diffusion libre de l’eau
- Transporteurs
Elle permet également l’utilisation des systèmes énergétiques cellulaires, et la réplication de l’ADN néosynthétisé.
 Paroi
o Composition : le peptidoglycane

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• Paroi + membrane = enveloppe
• La paroi couvre la membrane et est une condition sine qua non à sa survie. Toutefois il existe des bactéries
sans paroi qui se stabilisent à l’aide de stérols.
• Composé de 2 osamines : N-acétyl glucosamine et N-acétyl muramique. Ils sont disposés en chaines, de
façon alternée, reliée par des tétrapeptides de L-Ala, D-Glu, L-Lys (peut varier) et D-Ala. Le tout forme le
peptidoglycane.
Il y a un pontage qui les relie, direct chez les Gram
-
, indirect avec pont de pentaglycine chez les Gram
+
. Selon les espèces, le
peptidoglycane comme le tétrapeptide peut varier.
o Différence Gram
+
et Gram
-
GRAM POSITIF
La paroi contient 40 à 80 % de peptidoglycane, plus des acides teichoïques
(polyalcools – ester phosphate, libre ou associé aux feuillets ou aux NAMs) et
acides teichuroniques (Acide uronique + dérivé d’A.A. Rigidifie la paroi).
GRAM NEGATIF
Cette membrane supplémentaire est composée de :
• Phospholipides
• Protéines dont 70 % porines, pores remplis d’eau pour faire passer les nutriments hydrosolubles dans le périplasme. Il y
a aussi des récepteurs phagiques.
• Lipoprotéines : partie protéique (58 AA) + partie lipidique.
ଶ
ଷ
libres,
ଵ
ଷ
ancrées et liées au peptidoglycane toujours pas le
3
ème
acide aminé.
• Lipopolysaccharides (LPS) : parfois pathogène pour l’homme à cause de sa partie lipidique (ex : peste bubonique). Il y a
également une partie « core » sucrée (sucres enchaînés en C7 et C6) et un antigène O qui peut varier (sérotypes).
Le périplasme est un lieu de grande activité (synthèse paroi, chimiorécepteurs, systèmes ABC).
 La capsule
Ou glycocalyx : élément non-essentiel qui protège contre l’environnement, les bactériophages, et ralentissant la déshydratation
en cas de pénurie d’eau. C’est également un facteur de virulence (S. pneumoniae avec capsule  mort ; sans capsule  pas
mort). Elle est composée de polysaccharides et de polypeptides.

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 Appendices cellulaires
o Pili, fimbriae : protéiques, fréquent chez les gram
-
. Fimbriae  pathogénicité car renforcement de l’adhésion aux
muqueuses. Plusieurs centaines par cellules. Pili sexuel  aide à la conjugaison.
o Flagelles : assurent la mobilité. Monotriche  un seul flagelle, Lophotriche  Un faisceau de flagelles à un des
pôles, Amphitriche  faisceaux aux deux pôles. Péritriche  sur le pourtour.
 Composition du flagelle :
- Un filament de flagelline.
- Un crochet
- Un corps basal composé de 4 anneaux : disque L sur la membrane externe, disque P sur le
peptidoglycane, disque S et M sur la membrane interne. Ces deux derniers sont entourés d’un bol
de protéines Mot, qui permet au système de bouger par force protomotrice à 200 à 1000 tours
par minutes. Il faut 1000 protons pour faire un tour.
 Mobilité des péritriches
Tout les flagelles s’organisent et tournent en un sens antihoraire  avancée. Toutefois pour tourner les protéines FLI
commandent l’inversion du sens, provoquant la dispersion brutale des flagelles et la bactérie se tourne : c’est la phase de
culbute.
 Tactisme : déplacement suite à un stimulus
- Tactisme positif
• Chimio-attractant : attirance via un gradient un sucre, d’Acide aminé, etc.… la bactérie
ne se déplace plus n’importe comment mais va vers la zone concentrée.
• Phototactisme : attirance par la lumière
• Aérotactisme : attirance par l’O
2
• Magnétotactisme : attirance magnétique
- Tactisme négatif
• Tactisme répulsif : substance toxique
Ce phénomène est chimique : l’arabinose entre par les pores, il est transporté à un MCP, qui l’hyper-méthyle entrainant des
phosphorylations formant les protéines CHE qui vont venir activer les Mot.
 Flagelles des spirochètes : un peu particulières car internes, mais à l’extérieur de la paroi, dans une gaine.
 Les endospores
Certains Gram
+
peuvent sporuler en cas de dessiccation par exemple. Les spores sont résistantes aux rayonnements, au gel, à la
chaleur (autoclave à 120° au lieu de 70° pendant 20 minutes pour les tuer), et aux substances. La sporulation se fait en trois
étapes :
- Allongement de la bactérie, réplication ADN, formation du septum transversal (invagination membranaire
isolant l’ADN du reste).
- Formation du peptidoglycane entre les deux membranes : stade cortex.
- Formation de la tunique sporale à l’extérieur puis éjection.
Une spore contient :
- ADN
- ARN
- Ribosomes
- Enzymes
- SASP (protéines acides protectrices de l’ADN, puis lors de la germination, servent de source de carbone.)
- Acide dipicolinique (« éponge à eau » grâce au calcium. Déshydrate la spore.)
Lors de la sporulation, lésion de la tunique, dégradation des couches protectrices, entrée d’eau et reprise du métabolisme.