Bacteriologie medicale

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Structure bactérienne
Introduction
◗Les bactéries sont des micro-organismes unicellulaires classés parmi les procaryotes, car ils ne pos-
sèdent pas de membrane nucléaire. Ce caractère les distingue des autres organismes unicellulaires
classés parmi les eucaryotes (champignons, algues, protozoaires). On distingue aussi les bactéries
proprement dites (Bacteria) des bactéries primitives (Archaea). Toutes les bactéries rencontrées en
pathologie appartiennent aux Bacteria et ce sont de ces bactéries seulement qu’il sera question dans
cet ouvrage.
◗Les bactéries ont généralement un diamètre inférieur à 1 μm. On peut les voir au microscope optique,
à l’état frais ou après coloration. Leur forme peut être sphérique (cocci), en bâtonnet (bacilles), incur-
vée (vibrions) ou spiralée (spirochètes). Les détails de leur structure ne sont visibles qu’en microsco-
pie électronique (Fig. 1.1).
I. CYTOPLASME
II. MEMBRANE CYTOPLASMIQUE
III. PAROI
IV. CAPSULE
V. APPENDICES
VI. SPORE
1
➤ Fig. 1.1. Structure schématique d’une bactérie. ➤
Flagelle
Pili
Paroi
Membrane
cytoplasmique
Capsule
La capsule et les
appendices (pili,
flagelles) n’existent
que dans certaines
espèces. Le contenu
cytoplasmique n’est
pas représenté.
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CONNAISSANCES – STRUCTURE BACTÉRIENNE
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I. CYTOPLASME
Le cytoplasme des bactéries contient de nombreux ribosomes et un chromo-
some fait d’ADN à double brin, en général unique, circulaire. Le chromosome
est le siège de nombreux replis lui permettant d’occuper une place très réduite
par rapport à sa longueur. Le séquençage complet de l’ADN chromosomique a
été réalisé dans plusieurs espèces bactériennes. À côté du chromosome, on
peut trouver chez certaines bactéries un ou plusieurs plasmides. Ce sont des
molécules d’ADN circulaires beaucoup plus petites que le chromosome. Les
plasmides ne sont pas nécessaires à la bactérie lorsque celle-ci se multiplie dans
un environnement favorable. Ils peuvent porter des gènes donnant à la bactérie
un avantage sélectif dans un environnement hostile (par exemple des gènes de
résistance aux antibiotiques, des gènes intervenant dans son pouvoir patho-
gène).
II. MEMBRANE CYTOPLASMIQUE
Elle contrôle les échanges de la cellule avec l’extérieur et contient le système
de transport des électrons, impliqué dans la production d’énergie.
III. PAROI
C’est une structure rigide, responsable de la forme des bactéries, et leur per-
mettant de résister à la lyse osmotique. Elle est présente chez toutes les bacté-
ries, à l’exception des mycoplasmes. Sa structure varie selon les bactéries et
conditionne leur aspect après la coloration de Gram. Au cours de cette colora-
tion, les bactéries sont traitées dans un premier temps par du violet de gentiane
(et du lugol), puis de l’alcool et enfin de la fuchsine. Les bactéries dont la paroi
résiste à l’alcool restent colorées par le violet de gentiane et sont dites à Gram
positif. Les bactéries dont la paroi est perméable à l’alcool perdent leur colora-
tion par le violet de gentiane et sont colorées en rouge par la fuchsine, ce sont
les bactéries à Gram négatif.
Un élément constant de la paroi bactérienne est le peptidoglycane. C’est lui
qui assure la rigidité de la paroi. C’est une énorme macromolécule réticulée
faite de chaînes polysaccharidiques reliées entre elles par de courts peptides
(Fig. 1.2). Les chaînes polysaccharidiques sont faites de l’alternance de N-acé-
tyl-glucosamine et d’acide N-acétyl-muramique. Sur les résidus d’acide N-acé-
tyl-muramique sont fixés des tétrapeptides faits de l’alternance d’acides
aminés de la série D et de la série L. Chez les bactéries à Gram négatif, la
séquence habituelle est : L-alanine-acide D-glutamique-acide diaminopiméli-
que-D-alanine. Quelques variations dans cette séquence se rencontrent chez
les bactéries à Gram positif (la L-lysine remplace souvent l’acide diaminopi-
mélique). Les tétrapeptides sont reliés entre eux soit par une liaison directe,
soit par des acides aminés supplémentaires constituant le pont interpeptidi-
que. La chaîne polysaccharidique du peptidoglycane peut être attaquée par
une enzyme très répandue chez les organismes supérieurs, le lysozyme. Enfin,
fait important, certaines étapes de la synthèse du peptidoglycane sont la cible
d’antibiotiques (chapitre 9).
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PAROI 1
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Chez les bactéries à Gram positif, le peptidoglycane est le principal composant
de la paroi. Il peut être recouvert par différents constituants : des polysacchari-
des, des protéines, des acides teichoïques. Ces derniers sont des polymères faits
de glycérol ou de ribitol-phosphate substitués par différents composés. Ils sont
liés de manière covalente au peptidoglycane. On trouve également des acides
lipoteichoïques dont la partie lipidique est liée à la membrane cytoplasmique.
Chez les bactéries à Gram négatif, la couche de peptidoglycane est mince et
la paroi a une structure plus complexe. À l’extérieur du peptidoglycane se trouve
une structure appelée membrane externe (Fig. 1.3).
Son feuillet externe porte des molécules de lipopolysaccharide. Le lipopoly-
saccharide est fait d’une partie lipidique (lipide A) qui possède des propriétés
toxiques et d’une partie polysaccharidique qui porte des spécificités antigéni-
ques appelées antigènes O (Fig. 1.4). Les spécificités antigéniques varient sui-
vant les bactéries et sont utilisées pour leur classification. On trouve aussi dans
la membrane externe des protéines formant des canaux, les porines. Ces pro-
téines permettent le passage sélectif de certaines molécules de petite taille.
L’espace compris entre la membrane cytoplasmique et la membrane externe
➤ Fig. 1.2. Structure schématique du peptidoglycane. ➤
MGMGM
1
2
3
4
4
3
2
1
1
2
3
4
4
3
2
1
GMGMG
Peptide
Chaîne
polysaccharidique
Les rectangles
représentent les
sucres : acide N-acétyl-
muramique (M) et
N-acétyl-glucosamine
(G). Les cercles
représentent les acides
aminés. La séquence
la plus fréquente est
L-Ala-D-Glu-DAP-D-Ala.
La liaison entre les
tétrapeptides peut être
directe ou comporter
des acides aminés
supplémentaires.
➤ Fig. 1.3. Paroi des bactéries à Gram négatif. ➤
Peptidoplycane Espace
périplasmique
Membrane externe
Lipopolysaccharide
Membrane cytoplasmique
Porines
Ces bactéries
possèdent une
membrane externe
contenant le
lipopolysaccharide
et des porines.
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