structure et classification des bacteries

MOYEN D ’ETUDE microscopie optique (G 1000-1500 fois)
état frais
bleu de
méthylène
MOYEN D ’ETUDE microscopie électronique (G >10000 fois)
Quelques caractères distinctifs des procaryotes et eucaryotes
DEFINITION D'UNE BACTÉRIE
LES PRINCIPAUX ELEMENTS
LES ENVELOPPES
1. La capsule
2. Le glycocalyx
3. La paroi
4. La membrane plasmique
LES CONSTITUANTS DU CYTOPLASME
LA SPORE BACTÉRIENNE
La capsule
Ce constituant inconstant est le plus
superficiel. Sa mise en évidence
s'effectue par coloration négative
(le colorant, encre de Chine ou
Nigrosine est repoussé par la capsule
et apparaît en clair sur fond noir).
La capsule
Constitué de polysaccharides acides (sucres sous forme
d'acides uroniques tel l'acide galacturonique, l'acide glucuronique,
mais aussi sous forme de sucres phosphorés), ce composant est lié
à certains pouvoirs pathogènes, car il empêche la
phagocytose.
Elle peut se trouver à l'état soluble dans les liquides de l'organisme
(emploi dans le diagnostic = recherche d'antigène soluble).
Elle intervient dans l'identification infra-spécifique. Ce typage est
une des méthodes de reconnaissance des épidémies.
Les polymères capsulaires purifiés sont la base de certains
vaccins (Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae).
Le glycocalyx
Ce sont des fibres polysaccharidiques ou polymères
extrêmement fréquents entourant la bactérie et difficiles à
visualiser en microscope électronique. Le feutrage des fibres de
glycocalyx est constant dans le cas de bactéries vivant en biofilm
dans les conditions naturelles.
Il est responsable de l'attachement des bactéries aux cellules
(cellules buccales, respiratoires......) ou à des supports inertes
(plaque dentaire sur l'émail dentaire, biofilms sur les cathéters, ou
encore les prothèses dans le cas de bactéries d'intérêt médical).
Il protège les bactéries du biofilm de la dessiccation, sert à
concentrer ou modifier les éléments nutritifs exogènes et rend les
bactéries résistantes: antiseptiques, désinfectants, antibiotiques.
Chez certaines espèces bactériennes des quantités importantes de
glycocalyx sont synthétisées (cas de Pseudomonas aeruginosa ou
de Streptococcus mutans) et engluent les cellules bactériennes. Le
glycocalyx est alors appelé « slime ».
fimbriae ou pili
pili communs
structures plus grosses,
protéiques, fibrillaires et rigides
permettent l'attachement
spécifique des bactéries sur les
cellules, phase essentielle dans
certains pouvoirs pathogènes
(Escherichia coli de certaines
infections urinaires).
Les pili sexuels,
plus longs mais en nombre plus restreint (1 à
4) que les pilis communs sont codés par des
plasmides (facteur F). Ils jouent un rôle
essentiel dans l'attachement des bactéries entre
elles au cours de la conjugaison. Ces pilis
sexuels servent également de récepteurs de
bactériophages spécifiques.
Cils ou flagelles
flagellines.
Antigéniques
structure complexe.
organes de
locomotion
monotriches
lophotriches
péritriches
La paroi
. Définition: enveloppe rigide assurant l'intégrité de la
bactérie, responsable de la forme des cellules.
protège des variations de pression osmotique.
absente chez les Mollicutes (Mycoplasma).
peptidoglycane, enveloppe la plus interne
commune à toutes les parois bactériennes.
hétéropolymère composé de chaînes glucidiques
reliées les unes aux autres par des chaînons
peptidiques (pentapeptide). La macromolécule réticulée
tridimensionnelle est ainsi constituée et sa solidité
dépend de l'importance des interconnexions.
La paroi de la bactérie est ainsi une unique
macromolécule.
Un exemple de mise en
évidence après un traitement
antibiotique de type ßlactamine
La paroi
peptidoglycane
peptidoglycane
Peptidoglycane : synthése
Peptidoglycane : synthése
Cils ou flagelles
flagellines.
Antigéniques
structure complexe.
organes de
locomotion
monotriches
lophotriches
péritriches
La composition variant selon
l'espèce ou le groupe bactérien, il
a été possible de distinguer des
affinités tinctoriales différentes par
la coloration: Gram + et Gram -.
Chez les bactéries à Gram positif,
il y a de nombreuses couches de peptidoglycane qui représentent
jusqu'à 90 % des constituants de la paroi bactérienne. Celle-ci contient
aussi un feutrage (10 à 50 % du poids sec de la paroi) d'acides
teichoïques (polymères du glycérol ou du ribitol phosphate) associés
étroitement au peptidoglycane et faisant parfois saillie à la surface de la
bactérie. Certains, les acides lipoteichoïques, sont placés
transversalement. et s'enfoncent jusqu'à la membrane
cytoplasmique.
En général il n'y a pas ou peu de protéines dans la paroi des bactéries à
Gram positif. Parmi les exceptions, notons la protéine A de
Staphylococcus aureus
Chez les bactéries à Gram négatif,
Le peptidoglycane est en couche mince peu dense (< 15 % du
poids sec). L'autre constituant essentiel est un lipide complexe
(A) couplé à la glucosamine et à des résidus phosphore qui est
amphiphile, possédant une partie hydrophobe et une hydrophile.
Il y a analogie entre les appellations « endotoxine », « lipide A »
et « membrane externe ».
Sur les résidus glucosamine, des polysaccharides complexes
sont fixés et forment la partie la plus externe de la paroi. Ils sont
essentiels pour la physiologie bactérienne dans les processus de
pénétration de nutriments ou de toxiques, ils sont spécifiques de
sous-espèces ou de types et comportent des sucres originaux:
antigènes O.
Se trouvent enchâssées des protéines (porines) qui assurent la
cohésion de la membrane, une liaison avec le peptidoglycane et
des fonctions diverses de perméabilité sélective ou non.
d'autres protéines servent aussi à la captation d'ions (fer), ou de
vitamines (facteurs de croissance)
Rôle de la paroi
— La paroi confère à la bactérie sa morphologie véritable. Elle
constitue le squelette externe de la bactérie et représente 25 à 35 % du
poids total de la bactérie.
— La paroi contient la pression osmotique interne. Sans
paroi, les bactéries prennent une forme sphérique appelée protoplaste s'il
s'agit d'une bactérie à Gram positif, ou sphéroplaste s'il s'agit d'une
bactérie à Gram négatif. Les bactéries peuvent survivre sans paroi et
même se multiplier (on les appelle alors formes L) à condition d'être
placées dans un milieu dont la pression osmotique est équilibrée avec la
pression osmotique qui règne à l'intérieur de la bactérie.
— Elle joue un rôle déterminant dans la coloration de Gram.
Chez les bactéries à Gram positif, la paroi bloque l'extraction du violet de
gentiane et de l'iodure par l'alcool alors qu'elle ne bloque pas cette
extraction chez les bactéries à Gram négatif.
.
Rôle de la paroi
— Elle joue un rôle déterminant dans la spécificité antigénique
des bactéries.
— Elle est le support de l'action de certains enzymes exogènes
(lysozyme) ou endogènes (autolysines) et de certains
antibiotiques, notamment les bêtalactamines (pénicillines) qui
inhibent la synthèse du peptidoglycane. (PLP = trans, carboxy peptidases
— Le lipopolysaccharide (LPS) et le peptidoglycane sont capables
d'activer le complément par la voie alterne ce qui libère, entre
autre, les fractions C3a et C5a (effet chimiotactique) et C3b
(effet opsonisant par les récepteurs des phagocytes pour le C3b) qui
jouent un rôle important dans la défense non spécifique contre l'infection
Rôle de la paroi
— La paroi confère à la bactérie sa morphologie véritable.
- L'absence de paroi est habituellement létale pour les
bactéries (Mollicutes exceptés). Les bactéries dépourvues
d'enveloppes extérieures sont les « formes L » et les
protoplastes, suite à l'action des antibiotiques (ßlactamines) ne semblent pas avoir un intérêt médical.
La membrane plasmique
La membrane plasmique
Les fonctions principales
— perméabilité sélective et transport des substances solubles à
l'intérieur de la bactérie : la membrane est à la fois une
barrière osmotique et un lieu de transport actif grâce à des
perméases ;
— fonction respiratoire par transport d'électrons et
phosphorylation oxydative dans les espèces
bactériennes aérobies (rôle équivalent à celui des
mitochondries des eucaryotes) ;
— excrétion d'enzymes hydrolytiques, qui dégradent les
polymères en sous-unités suffisamment petites pour pouvoir
traverser la membrane cytoplasmique et être importés dans la
bactérie ;
— support d'enzymes et de transporteurs de molécules
impliqués dans la biosynthèse de l'ADN, des polymères de la
paroi et des lipides membranaires.
LES CONSTITUANTS INTERNES
Appareil nucléaire (chromosome)
L'ADN extra-chromosomique (cf. génétique)
Le facteur sexuel ou facteur F assure le transfert de fragments de
chromosome bactérien par conjugaison (appariement de deux
bactéries).
Les plasmides de résistance aux antibiotiques (ou facteurs R)
Ils portent des gènes qui confèrent aux bactéries la résistance à divers
antibiotiques. Au contraire de la résistance conférée par une mutation
chromosomique, la résistance conférée par un plasmide peut concerner
des antibiotiques appartenant à plusieurs familles si le plasmide porte
plusieurs gènes de résistance. La résistance codée par les gènes
plasmidiques est souvent liée à la production d'enzymes qui
inactivent les antibiotiques. Les gènes peuvent être organisés dans le
plasmide au sein de transposons.
Ribosomes
Constitués d'ARN et de protéines, les ribosomes bactériens
comportent deux sous-unités (30 S, 50 S). Fonctionnellement il y
a deux sites essentiels pour la synthèse des protéines : le site
aminoacyl qui accueille l'acyl-tARN et le site peptidyl qui
accueille la chaîne d'aminoacides en cours de constitution.
Sont particulièrement présents à proximité de la membrane
cytoplasmique, site de synthèse de la paroi et des protéines
exportées. Ils n'ont pas la structure des ribosomes de cellules
supérieures expliquant la spécificité propre au monde bactérien.
Des antibiotiques perturbent la synthèse des protéines à leur
niveau (Tétracyclines)
LA SPORE BACTÉRIENNE
Les bactéries appartenant à certains genres, notamment le genre
Bacillus et le genre Clostridium, sont capables de former des
endospores. Les bactéries sporulées subissent un cycle de
différentiation en réponse aux conditions d'environnement : en
l'absence d'aliments, une spore se forme à l'intérieur de chaque bactérie
et est libérée lorsque la bactérie s'autolyse.
La spore est une cellule bactérienne au repos, hautement résistante à la
dessication, à la chaleur et aux agents chimiques.
Replacée dans des conditions nutritionnelles favorables, la spore
germe et redonne une bactérie identique à celle qui lui a donné
naissance. La spore est donc une forme de résistance aux conditions
défavorables de vie, avec conservation de toutes les aptitudes
génétiquement déterminées.
LA SPORE BACTÉRIENNE
LA SPORE BACTÉRIENNE
La taxonomie (on dit aussi taxinomie) est la science qui en Biologie
étudie la classification des êtres vivants.
De par la diversité des êtres vivants rencontrés, ce classement est très
difficile à effectuer et en fait, il n'est pas "arrêté", mais en constante
évolution, au fur et à mesure que de nouvelles études et de nouvelles
découvertes sont réalisées.
schématiquement les trois grands domaines d'êtres vivants, dérivant tous
semblerait-il, d'un ancêtre commun :
- Les archaebactéries (ou archéobactéries)
- les bactéries (ou eubactéries)
- les eucaryotes
Représentation schématique
d'un arbre philogénétique obtenu
à partir de données
moléculaires.
[comparaison de séquences
nucléiques inter-espèces (ARNs
ribosomiques)]
Les bactéries peuvent être classées selon leurs caractères :
•biochimiques (classification en biotypes ou biovars)
•antigéniques (classification en sérotypes ou sérovars)
•pathogéniques (classification en pathotypes ou
pathovars)
•enzymatiques (classification en zymotypes ou
zymovars)
•de sensibilité aux antibiotiques (classification en
antibiotypes)
•de sensibilité aux bactériophages (classification en
lysotypes ou lysovars)
•moléculaires : identification de l’ADN par ribotypie,
hybridation ADN-ADN, hybridation ADNARN,séquençage de l’ARN ribosomique, etc
La classification bactérienne n’est pas forcément bien adaptée à la
pathologie.
En bactériologie médicale, on peut classer les bactéries selon une
classification clinique : les bactéries sont la cause de grands syndromes
(méningites, endocardites…) ou selon une
classification pathogénique : maladies dues à une même bactérie
(staphylocoques, mycobactéries…) ou un même mécanisme
pathogénique (toxi-infections…).
Les bactéries peuvent aussi être classées selon : la plus usité
•la coloration de Gram
•la morphologie
•la mobilité
•la capacité à sporuler
•la température de croissance
•les besoins nutritionnels
•le mode respiratoire
•la capacité de photosynthèse
•l’utilisation des différentes sources de carbone ou d’azote
•le G+C% du génome.
Classification :
Les organismes procaryotes (Procaryotae) regroupent les
organismes unicellulaires ne présentant pas de noyau individualisé,
c'est à dire les Bactéries et les Archaebactéries. Les Eucaryotes
(Eucarya) regroupent quand à eux l'ensemble des organismes
unicellulaires ou multicellulaire à noyau individualisé.
Le rêgne (Procaryotae) est le premier niveau de classification. Vient
ensuite le domaine (), le phylum, la classe, l'ordre, la famille, le genre,
et l'espèce. Cette dernière constitue l'unité de classification. Toutefois, il
est souvent nécessaire de subdiviser une espèce en différentes sousespèces (subspecies).
Ex. classification du colibacille :
- règne : Procaryotae
- domaine : Bacteria
- phylum : Proteobacteria
- classe : Gammaproteobacteria
- ordre : Enterobacteriales
- famille : Enterobacteriaceae
- genre : Escherichia
- espèce : Escherichia coli
L'on notera que les noms latins s'écrivent en italique et qu'au niveau de la
dénomination d'une espèce, le nom du genre prend une majuscule :
Escherichia, ce qui n'est pas le cas du nom de l'espèce : coli. On emploi
souvent la notation suivante E. coli, ou le nom du genre est représenté
par l'initiale.
http://www.microbes-edu.org/
http://www.infectiologie.com/sit
e/enseignements.php
http://www.infectiologie.com/sit
e/EMIT.php