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2016-2017 Chapitre 1: La cellule bactérienne La cellule bactérienne – UE7: Biologie des procaryotes et des virus– Semaine: n°1 (du 05/09/16 au 09/09/16) Date: 07/09/2016 Heure: de 17h00 à 18h00 Binôme: n°39 Professeur: Pr. Romond MarieBenedicte Correcteur: binôme n°40 Remarques du professeur • • 12-13h de microbiologie ( bactéries ) parasitologie par ses collègues Bactériologie utile en industrie ( pour les produits stériles, ex: vaccin ) PLAN DU COURS TYPE DE PLAN DE COURS: I) A) Caractéristiques d'une cellule bactérienne Morphologie des bactéries 1) La forme 2) La taille B) Composants cellulaires d'une bactérie C) Le système membranaire 1) La membrane plasmique 2) La paroi 1/6 2016-2017 I) Chapitre 1: La cellule bactérienne Caractéristiques d'une cellule bactérienne A) Morphologie des bactéries La majorité des bactéries sont de petites tailles et non visible à l'oeil nu, il faut donc un microscope. Le microscope dispose d'une résolution supérieure avec un objectif qui va jusqu'à 100. Problématique : Il faut travailler avec de l'huile à immersion (car l'air transmet la lumière à une certaine vitesse). Donc objectif à 100 et oculaire à 10 = grossissement x 1000. Voir une bactérie est compliqué, il faut donc une coloration, la coloration de GRAM qui est un scientifique qui a utilisé deux colorants. L'outil dont il faut disposer est une lame porte objet sur lequel il faut poser une suspension bactérienne que l'ont remet dans l'eau, on peut aussi prendre de l'eau minérale . Ensuite il faut étaler cette goutte, à ce moment là on entre dans la procédure. La première chose: 1. Violet Gentiane (crystal violet si l'autre est trop agressif) on le laisse pendant 1 min puis on rince à l'eau (robinet) et on continu la coloration. (bleu) 2. Successivement, on utilise un Lugol qui continu de fixer le colorant qui est logiquement rentré : On repète la procédure 2 fois pendant 20 secondes (2 x 20s) 3. Ensuite il faut supprimer la coloration, on met donc de l'éthanol mais pendant quelques secondes (en fonction de la coloration qui s'échappe) 4. Ensuite on recolore par de la fuchsine (rose) On peut voir au microscope, différentes possibilités: – première possibilité on voit des formes roses: Gram - ( négatif ) – deuxième possibilité les bactéries de fomre bleu: Gram + ( positif ) Cela permet de mettre en évidences deux grands types de bactéries. 2/6 2016-2017 Chapitre 1: La cellule bactérienne 1) La forme On a différentes formes : • Gram négatifs - soit petits ronds, appelées coques ( cocci au pluriel ) - soit des bâtonnets, appelées bacciles. (Ces deux là sont surtout retrouvé dans les gram négatif) • Gram positifs - rond - bâtonnets: des formes bifides Exemples: actinomycine, anthracis Donc les formes sont différentes en fonction des bactéries, très variables dans les gram positifs. Les levures ressemble fortement au cocci. 2) La taille Une fois qu'on la forme il faut penser à la taille: Les bactéries qu'on héberge vont avoir en général une taille de : – longueur = 1 micromètres – diamètre = 40 micromètres On a des extrêmes: – – les mycoplasmes = 100 à 200 nanomètres ( ils vont vivre dans une cellule pour se multiplier ) spirochètes = jusqu'à 500 micromètres ( retrouvés dans la syphilis ) En moyenne une bactérie fait 1 micromètre. Lorsque l'on procède à une stérilisation ou filtration à 200 micromètres il existe de petites bactéries dont certaines peuvent tout de même passer. Les cellules eucaryotes sont de l'ordre de 40 micromètres. B) Composants cellulaires d'une bactérie 3/6 2016-2017 Chapitre 1: La cellule bactérienne Les virus et les bactéries peuvent se différencier grâce à leurs composants cellulaires. On quitte le domaine de la microscopie optique et on va sur de la microscopie électronique. La première zone correspond à la membrane plasmique puis autour (chez la majorité des bactéries) on trouve une zone = la paroi. Une grande partie des antibiotiques visent la paroi (certains antibiotiques visent aussi l'ARN). ATTENTION: Les procaryotes n'ont pas de noyau. Dans une bactérie on trouve une zone réfringente qui est appelé le nucléoïde. Dans cette zone là, on a de l'ADN. Pour faire de la protéine il faudra de nombreux ribosomes. On va trouver également des corps d'inclusion qui sont en général des réserves. On s’aperçoit que certaines bactéries sont mobiles ( d'autres sont immobiles et restent fixées à certaines surfaces ). Pour faire bouger une bactérie il faut un flagelle, un long cil ou de petits cils. Ils ont des positionnements divers et variés. Les bactéries vivent en grande quantités. Par millilitre on est entre 10^8-10^9 (100 millions et 1 milliard). Ainsi dans un tube de 10 ml, on trouve entre 1 milliards et 10 milliards de bactéries. C) Le système membranaire d'une bactérie 1) La membrane plasmique La membrane plasmique d'une bactérie ressemble à celles des cellules eucaryotes avec une bi-couche phospholipides mais il n'y a pas de cholestérol, cependant il y a des structures assez proches qui sont appelés des hopanoïdes ( stérol cyclique de type cholestérol ). Chez 99% des bactéries on retrouve cette double couche de phospholipides (faible épaisseur entre 5 et 10 nm) mais chez les archéa, on trouve seulement d'une mono-couche de phospholipides. Les protéines sont de deux types: – purement à l’extérieur de la membrane: protéine extrinsèques (20%) – intégrée à la membrane: protéines intrinsèques (80%) Cela permet un certain nombre d'échange et joue un rôle très important dans le deuxième système membranaire : la paroi. 2) La paroi 4/6 2016-2017 Chapitre 1: La cellule bactérienne Dans la paroi il y a un constituant spécifique des GRAM + et des GRAM - et d'autre leurs sont commun. Un exemple de constituant commun est le peptidoglycane , il est à la fois constitué de chaine oligosacharidique et de chaines peptidiques. C'est une chaine simple constitué de la N-acétylglucosamine ( et pas de glutamine ) et est complété par l'acide N acétylmuramique. Celui-ci ( l'acide NAM ) est intéressant car on ne le retrouve que chez les bactéries ( uniquement paroi bactérienne ), il y a beaucoup d'oligosaccharides qui vont en être constitués. Cela est présent chez les GRAM+ comme chez les GRAM-. La chaine est donc constitué de deux sucres, elle entoure l'ensemble de la membrane ( collier de perles avec seulement 2 perles qui se répètent: NAG-NAM-NAG-NAM … ) Pour les faire tenir entre eux on a les chaines peptidiques. Pour pouvoir associer deux chaines, on va avoir 4 AA le dernier est toujours du DLA. Le 4ème AA de la première chaine peptidoglucanique va venir se fixer sur la 3ème AA de la chaine peptidoglycanique d'à côté. Ce qui est donc commun est l'acide N acetyl muramique et N acetylglucosamine. On peut avoir des AA spécifiques des bactéries comme l'acide des diaminopimélique. On essaye donc d'utiliser des virus qui viennent couper dans cette bactérie et qui font que la membrane bactérienne est instable. La connaissance du type de chaine doit nous permettre de connaître le spectre de ces phages, des ces enzymes virales qui vont venir couper à l'intérieur de cette structure. On a donc 3 chaine oligosaccharidiques qui se lient entre elles ce qui crée un feuillet, ceci étant chez les GRAM+ avec une épaisseur de 80 nm et pour les GRAM- , l'épaisseur est plus faible: 3nm ( il faut que les différents feuillets restent bien structurés pour assurer la mobilité). Il y a donc toute une série de système qui vont permettent la stabilité de cette structure au cours du temps. Dans les GRAM+ on a beaucoup de moins variabilités que dans les GRAM-. La pénicilline est le premier antibiotique vraiment utilisé, il cible la chaine peptidoglycanique au moment de sa constitution. Lorsque cette bactérie va entrer en division: – Il faut couper partout, cela explose et la membrane se retrouve sans ses atouts et ne résistent pas. La structure ne va commencer à se couper qu'à un niveau, qu'on appel le septum, on va donc avoir des muraminidasse qui vont couper le 'cercle' au sein de ce peptidolgycane pour entrainer une déstabilisation membranaire et donc des unités viennent allonger la paroi. A la fin l'allure est modifié et cela finit par se fermer. Biosynthèse: Il y la membrane plasmique avant la paroi, on a donc des unités (des 'briques') qui sont là pour agrandir la paroi, mais on est dans un système hydrophile, le cytosol (c'est de l'eau) il faut donc mettre du lipide pour faire passer à travers la membrane plasmique il faut ensuite des enzymes qui vont servir à venir rafistoler ce qui a été ouvert et donc les fameuses chaines: 5/6 2016-2017 Chapitre 1: La cellule bactérienne Dans le cytosol on est toujours dans le constituant commun. La première unité à apparaître dans le cytosol est le nucléotide de Park. On a besoin au niveau des précurseurs d'avoir 5 AA qui correspondent à la chaine peptidiques ( dont 2 DLA ) + de l'énergie + Acide N A M = ( précurseurs dont on a besoin dans le cytosol ) On crée alors un UDP et on prend NAM et un pentapeptide = nuclétoïde de Park Le soucis est qu'il manque quelque chose, au niveau de la membrane plasmique on se rapproche de la problématique de la zone largement hydrophobe au niveau de laquelle il faut mettre un lipide pour faire une translocation: un Undecaprenylphosphate Avant de terminer l’ensemble et passer la membrane plasmique il manque le NAG, il faut donc aller greffer du NAG en présence du DP-NAG. A ce moment là on a tout pour transloquer et on arrive dans cette zone ( avec une paroi qui est entrain de s'ouvrir ) qui s'appel le periplasme et c'est ici qu'il va falloir larguer le lipide car il y a un rapprochement de la paroi qui est une zone hydrophile. Il y a donc une transliposidase qui va permettre de libérer le lipide qui va être renvoyé pour être ré-utilisé par la prochaine structure avec une transglycosidase qui étant donné que la structure est ouverture va pouvoir venir se greffer sur un NAM qui était donc libéré. On peut donc aller greffer l'ensemble car on s'est débarrassé du lipide, on remet une brique mais celle-ci n'est pas raccroché à une autre chaine peptidique à ce moment là une deuxième enzyme :une transpeptidase qui va permettre d'éliminer ce DLA de trop et permet de créer la liaison avec la chaine qui a été libéré. On allonge donc la paroi, on n'ouvre donc que sur un septum. On ne refait donc qu'une partie de la paroi, mais il faut ouvrir le peptidoglycane qui assure la rigidité et donc on a une zone de sensibilité. 6/6
