Introduction à la bactériologie

L3 médecine AMIENS 2012/2013 – S5 UE1 – Dr D THOMAS - Introduction à la bactériologie
Introduction à la bactériologie
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Bactérie : être unicellulaire de petite taille (micron), procaryote, un seul
chromosome + un ou plusieurs plasmide(s), division par scissiparité, pas d’organite.
1 Anatomie des bactéries
1.1 Méthodes d’études
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Microscope optique
o À fond claire : (G x 1000 -1500 fois) La présence de bactéries est
habituellement recherchée avec un microscope optique sans coloration (état
frais) ou après coloration (Bleu de méthylène, MGG, Gram…).
o À fond noir : permet d'améliorer le contraste d'échantillons transparents 
image de points ou traits très lumineux
o À fluorescence : utilisation d’un fluorochrome pour la mise en évidence de
bactéries ou d’anticorps.
Microscope électronique
o Pas en routine, recherche +++
o (G x >10.000 fois)
Coloration de Gram +++ = LA coloration des bactéries permet d’individualiser les
bactéries à Gram positif (violettes) des bactéries à Gram négatif (roses)
Coloration de Ziehl-Neelsen spécifique des Mycobactéries. Mise en évidence des
Bacilles Acido-Alcoolo-Résistants = BAAR. Pour BK+++
1.2 Structure générale d’une bactérie
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Structures obligatoires :
o Paroi (sauf chez Mollicutes)
o membrane cytoplasmique
o Cytoplasme (ribosomes)
o ADN
Structures facultatives :
o capsule
o inclusions
intracytoplasmiques
o plasmides
o flagelles
o pili et fimbriae
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1.2.1 Les enveloppes
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1.2.1.1 La capsule :
Inconstante.
Excrétée par certaines bactéries.
Ne prend pas le Gram
Mise en évidence par coloration négative (à l’encre de chine).
Constituée de polysaccharides acides
Rôle : empêche la phagocytose ↔ virulence des bactéries. → rôle important dans
le pouvoir pathogène de certaines espèces
Antigénique → formation d’anticorps protecteurs → utilisation des polymères
capsulaires purifiés comme base de certains vaccins : Streptococcus pneumoniae,
Haemophilus influenzae.
Peut se trouver à l'état soluble dans les liquides de l'organisme → emploi dans le
diagnostic = recherche d'antigène soluble = sérologie.
intervient dans l'identification infra-spécifique = typage = une des méthodes
d’investigation des épidémies.
Des mutations peuvent affecter sa production :
o Les bactéries sauvages capsulées donnent des colonies lisses (S pour
« smooth ») ou muqueuses
o Tandis que les bactéries mutantes non capsulées donnent des colonies
rugueuses (R pour « rough »).
1.2.1.2 La paroi :
Définition : enveloppe rigide assurant l'intégrité de la bactérie, responsable de la
forme des cellules.
Elle protège des variations de pression osmotique (mer).
Elle est absente chez les Mollicutes (Mycoplasma).
En dehors de bactéries halophiles ou thermophiles, la partie commune à toutes les
parois bactériennes est le peptidoglycane, enveloppe la plus interne.
Le peptidoglycane :
o macromolécule réticulée faite de chaînes polysaccharides et de
pentapeptides reliés entre eux.
o biosynthèse en 3 étapes (réactions de transglycolisation et de
transpeptidation).
o Certaines étapes peuvent être entravées par certains antibiotiques: ßlactamines, glycopeptides ou encore enzyme (lysozyme).
Propriétés de la paroi :
o elle détermine la forme des bactéries :
 sphérique = cocci (diplocoques, chaînettes, amas)
 en bâtonnets = bacilles (courts ou longs, réguliers ou non, fusiformes,
incurvés)
o Rôle dans l'antigénicité
 Antigènes O des bacilles à Gram négatif
o Récepteurs de bactériophages
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LA coloration de Gram :
o Basée sur une perméabilité à l'alcool de la paroi des bactéries à Gram
négatif plus grande que celle des bactéries à Gram positif
o 3 étapes :
 Coloration par le violet de gentiane → le cytoplasme de toutes les
bactéries est coloré en violet
 Décoloration par l’alcool : différence de structure paroi Gram +/Gram → perméabilité des bactéries Gram - à l'alcool permet la décoloration
→ bactéries Gram – sontt incolores, les bactéries Gram + restent
colorées en violet ou mauve.
 Contre-coloration par la Fuschine : permet de visualiser à nouveau,
les corps cellulaires des bactéries à Gram négatif en rose.
L'intérêt de cette coloration est de donner une information rapide et médicalement
importante
Paroi des Gram +
Épaisse, homogène
Paroi des Gram Structure complexe
Peptidoglycane +++
Couche mince de
peptidoglycane
+ divers constituants :
protéines, polysaccharides,
acides teïchoiques (Ag
importants)
Membrane ext comporte :
- des lipopolysaccharides
(LPS) avec un lipide A
(toxique) et une partie
polysaccharidique externe
qui porte les antigènes O
- des porines
- des lipoprotéines
Espace périplasmique entre
membrane cytoplasmique et
membrane externe,
peut contenir des enzymes
inactivant certains ATB (ex :
ß-lactamases)
Paroi des mycobactéries
Peptidoglycane important
recouvert de lipides
complexes liés à des
polysaccharides et
des protéines
Ne prend pas la coloration
de Gram (
Ziehl-Neelsen)
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1.2.1.3 La membrane plasmique :
Située sous la paroi, elle limite le cytoplasme
Bicouche lipidique + protéines (perméases, enzymes respiratoires, PLP = Protéines
de Liaison aux Pénicillines jouent 1 rôle dans la synthèse du peptidoglycane)
Les flagelles sont fixés à ce niveau
Polymyxines et antiseptiques la détruisent
Principales fonctions :
o perméabilité sélective et transport actif des substances solubles à l'intérieur
de la bactérie.
o fonction respiratoire par transport d'électrons et phosphorylation oxydative
o support d'enzymes et de transporteurs de molécules impliqués dans la
biosynthèse de l'ADN, des polymères de la paroi et des lipides
membranaires.
o excrétion d'enzymes hydrolytiques, qui dégradent les polymères en sousunités suffisamment petites pour pouvoir traverser la membrane
cytoplasmique et être importés dans la bactérie.
1.2.2 Le cytoplasme
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Gel colloïdal, qui contient 80 % d'eau et des substances organiques et minérales, à
une pression interne considérable (5 à 20 atmosphères).
+ simple que les Eucaryotes.
Pas d’organites
Très riche en ARN soluble, sur tout ribosomal : 90% de l’ARN total.
Les ribosomes sont constitués de protéines et d'ARN (16S, 23S et 5S). Ils sont
classiquement divisés en 2 sous-unités :
o La sous-unité 30S contient de l'ARNr 16S et est la cible des aminosides et
des cyclines
o La sous-unité 50S est constituée d'ARNr 23S et est la cible des macrolides
et apparentés.
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1.3 ADN bactérien
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L’appareil nucléaire
o PAS de noyau  procaryote
o Support de l’information génétique = double hélice d’ADN circulaire
 = ADN 80 % (le chromosome)
 + ARN 10 % (rôle de structuration)
 + protéines 10 % (ADN polymérases + topoisomérases sur tout ADN
gyrases)
 Action de plusieurs antibiotiques : les quinolones inhibent les
topoisomérases et les rifamycines inhibent les ARN polymérases,
tandis que les nitromidazolés entraînent la fragmentation de l'ADN
chez les anaérobies stricts
L’ADN extrachromosomique
o éléments génétiques (ADN circulaire) de petite taille (0,5 à 5 % du
chromosome bactérien), extra-chromosomiques = plasmides (éléments
inconstants).
o Les + connus :
 Le facteur sexuel ou facteur F : assure le transfert de fragments de
chromosome bactérien par conjugaison.
 les plasmides de résistance aux ATB (facteurs R)
 La R peut concerner plusieurs ATB # R par mutation.
 La R codée par les gènes plasmidiques est souvent liée à la
production d’enzyme qui inactivent les ATB.
 les autres plasmides : responsables de la virulence (ex : production
de toxines), R aux ATS, dégradation de cert. substances.
1.4 Les flagelles
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= Ag H
4 types de ciliature :
o Monotriche : 1 seul flagelle polaire (déplacement en flèche) Pseudomonas
aeruginosa
o Lophotriche : plusieurs flagelles polaires (déplacement flèchant + oscillant)
Stenotrophomonas maltophilia
o Amphitriche : 1 flagelle à chaque pôle (déplacement oscillant)
o Péritriche : flagelles entourant la bactérie (déplacement fléchant hélicoïdal)
Entérobactéries (E. coli, Proteus,…)
Les spirochètes ont un flagelle interne dénommé filament axial
Rôle des flagelles :
o mobilité
o chimiotactisme
o dans le diagnostic et la classification (Ag H)
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1.5 Les pili ou fimbriae (inconstants)
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= Appendices se situant à la surface de la paroi de nombreuse BGN (et
exceptionnellement chez les BGP), + courts et + fins que les flagelles.
pili communs 2 à 3000/bie rôle dans l’adhésion de certaines bactéries (gonocoque,
Salmonella)
pili sexuels 3 à 5 /bie rôle essentiel danss la conjugaison
1.6 La spore bactérienne
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= forme de survie de certaines bactéries,
métaboliquement inactive et non pathogène / forme végétative métaboliquement
active et potentiellement pathogène.
la sporulation = forme végétative → spore
o Conditions : déclenchée par des modifications de l'environnement tel
épuisement en matières nutritives.
o Étapes : déshydratation progressive du cytoplasme, densification des
structures nucléaires et synthèse d'une paroi sporale épaisse et
imperméable, donc hautement résistante (chaleur).
o La spore intra-bactérienne ou endospore est libérée dans le milieu extérieur
et y survit des années.
La germination = spore → forme végétative
o quand les conditions sont redevenues favorables (nutritives, thermiques et
chimiques).
Propriétés de la spore : Résistance (ENORME) à la chaleur, aux radiations, au
temps, aux fortes pressions.
La spore peut être :
o ronde ou ovale
o centrale, subterminale ou terminale
o déformante ou non
o ↔ intérêt taxonomique +++
2 Physiologie et croissance
2.1 Besoins nutritifs ⇒ choix des milieux de culture
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Bactéries : organismes vivants devant trouver dans l’environnement les substances
nécessaires à leur énergie et à leurs synthèses cellulaires.
Source d’énergie :
o lumière, composés minéraux ou organiques.
Source de carbone :
o CO2 ou substances hydrocarbonées (alcool, sucres,…)
Source d’azote, besoins en soufre, en phosphore.
Autres : sodium, potassium, oligo-éléments, vitamines, facteurs de croissance
spécifiques…
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2.2 Conditions environnementales ⇒ choix de la température et de
l’atmosphère d’incubation.
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La température :
o bactéries mésophiles +++ : 10-45°C optimum 30-37°C,
o « psychrophiles : -15°C à 20°C (5-10°C)
o « thermophiles (45-70°C)
o « hyperthermophiles (>80°C)
Le pH :
o Bactéries neutrophiles (6-8) Escherichia coli
o « alcalinophiles (> 8) Pseudomonas
o « acidophiles (< 6) Lactobacillus
L’oxygène moléculaire : mode respiratoire des bactéries
o 1 – Bactérie aérobie stricte
 ex : Pseudomonas, Neisseria
o 2 – Bactérie microaérophile
 ex : Campylobacter
o 3 – Bactérie aéro-anaérobie facultative = AAF
 ex : Entérobactéries
o 4 – Bactérie anaérobie stricte
 ex : Clostridium
2.3 Division bactérienne
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Croissance bactérienne = accroissement ordonné et coordonné de tous les
composants de la bactérie
o ⇒ ↗ du nombre des bactéries
o ⇒ appauvrissement du milieu de culture en nutriments
o ⇒ enrichissement du milieu en sous-produits du métabolisme
Division bactérienne : les bactéries (organismes asexués) se multiplient par fission
binaire (= scissiparité)
Délais de croissance :
o ≠ selon la bactérie et les conditions du milieu extérieur
o Conditionne le délai de l’analyse et donc du rendu des résultats.
 ex : tps de génération E.coli = 20mn ⇒ culture en 18 h
 tps de génération M.tuberculosis = 24-48h ⇒ culture en 3 sem.
2.4 Dynamique de la croissance
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Courbe de croissance : en milieu liquide
o 1 : phase de latence
o 2 : phase de croissance exponentielle
o 3 : phase de ralentissement
o 4 : phase stationnaire
o 5 : phase de déclin.
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3 Relations hôtes - bactéries
3.1 Différents types de bactéries
3.1.1 Bactéries saprophytes
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Définitions :
o saprophytisme = forme de nutrition permettant à un organisme d’utiliser des
matières organiques en décomposition.
o bactérie saprophyte = bactérie qui vit et se nourrit dans l’environnement (sol,
eaux, surfaces)
Propriétés :
o Strictement indépendantes de l’homme
o Peuvent être retrouvées transitoirement sur la peau et les muqueuses
o Inoffensives même si certaines espèces trouvent chez l’homme des
conditions de croissance favorables.
3.1.2 Bactéries commensales
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Définitions :
o Commensalisme : type d’association conduisant 2 espèces ≠ à vivre
ensemble, sans que l’une nuise à l’autre, et où parfois l’une des espèces se
procure de la nourriture, une protection ou d’autres avantages.
o Bactérie commensale : bactérie qui vit, de façon persistante, au contact du
revêtement cutanéo-muqueux d’un hôte sans entraîner de désordres →
flores commensales
Propriétés :
o équilibre des flores
o effet de barrière : s’opposent à l’implantation des bactéries pathogènes.
3.1.3 Bactéries pathogènes
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Provoquent chez l’homme une MALADIE
Bactéries pathogènes spécifiques = BPS → maladie cliniquement et
physiopathologiquement définie.
o BPS obligatoires
 sont incapables de se × en dehors d’un foyer infectieux
 ex : gonocoque, BK, tréponème de la syphilis, Brucella
o BPS facultatives
 peuvent se développer dans la nature, sur la peau et les muqueuses
de l’homme et des animaux, chez les porteurs sains.
Bactéries pathogènes opportunistes = BPO
o Bactéries qui ne peuvent exprimer un réel pouvoir pathogène que lors d’une
déficience de l’hôte ou si modification importante de leur environnement.
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3.2 Pouvoir pathogène et virulence
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Le pouvoir pathogène conditionne le type de maladie.
Il dépend de l'espèce bactérienne responsable de l'infection.
o ex : le choléra (agent = Vibrio cholerae) est une maladie complètement
différente de la méningite à méningocoque.
Virulence : pour un même pouvoir pathogène, il peut y avoir des souches ±
virulentes.
o Ex : S. dysenteriae et S. flexneri → toutes les 2 la dysenterie bacillaire, mais
pas avec les mêmes doses.
o Quelques bactéries suffisent pour développer une infection avec
S.dysenteriae alors que plusieurs milliers sont nécessaires avec S. flexneri.
⇒ S. flexneri est donc moins virulente que S.dysenteriae.
La virulence est une notion quantitative alors que le pouvoir pathogène est une
notion qualitative.
3.3 Physiopathologie de l’infection
3.3.1 Modes de transmission
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Transmission directe : contamination par contact avec le réservoir (contact direct
avec individu ou animal infecté)
Transmission indirecte : contamination par l’intermédiaire d’objet infecté, aliment
contaminé, eau,… Notion de survie possible de la bactérie dans l’environnement
pendant un certain délai.
Transmission horizontale (contamination interhumaine)
Transmission verticale (in utero).
3.3.2 Voies de contamination
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= porte d‘entrée de la bactérie, elles sont multiples
voie digestive : ingestion d’eau ou aliments souillés (ex : choléra, typhoïde)
voie respiratoire : inhalation d’aérosols contaminés (ex : légionellose, coqueluche)
voie cutanée : inoculation par contact (plaie souillée) (ex : tétanos, surinfections de
plaie)
voie transcutanée : inoculation iatrogène (injection, cathéter) ou par piqûre d’insecte
vecteur de bactéries (ex : peste, maladie de Lyme)
voie sexuelle : maladies sexuellement transmissibles (ex : syphilis, uréthrite
gonococcique ou à Chlamydia trachomatis)
3.3.3 Étapes du processus infectieux
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1ère étape : colonisation = implantation des bactéries sur le revêtement cutanéomuqueux, dépend de l’adhésion
2ème étape : invasion → infection localisée (ex : IU, pneumonie…)
3ème étape possible : dissémination par voie sanguine (bactériémie) ou lymphatique;
peut → localisations secondaires = métastases septiques (ex : endocardites,
ostéites…).
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Le pouvoir pathogène des bactéries repose sur :
o des facteurs de pathogénicité permettant la multiplication bactérienne
o la sécrétion de toxines (agissant à distance)
3.3.4 Facteurs de pathogénicité
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Adhésion
Résistance à la phagocytose : capsule (Pneumocoque), cires (BK)
Persistance dans les cellules par : inhibition de la fusion phago-lysosomiale
(Legionelles, Chlamydia), inhibition de l'acidification du phagosome (BK),
développement dans le phagolysosome (Salmonella, Coxiella) ou lyse de la
membrane vacuolaire et multiplication dans le cytoplasme (Listeria)
Diffusion dans l'organisme production d'enzymes qui facilite la diffusion des
bactéries :
o collagénases (Clostridium perfringens)
o hyaluronidase (staphylocoques, streptocoques…)
o coagulase (staphylocoque doré)
o kinases ou fibrinolysines (Staphylocoques, streptocoques…)
3.3.5 Toxines bactériennes
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2 types de toxines bactériennes
o Endotoxines : lipopolysaccharides, associés à l'enveloppe des BGN, libérés
des bactéries en train de se diviser ou lysées par la réponse cellulaire
(lysozyme). Activation du complément est production des cytokines de
l’inflammation (TNFa, IL1 et IL6)
o Exotoxines : protéines extracellulaires, sécrétées ou injectées (dans
quelques cas, libérées lors lyse bactérienne). Elles vont agir sur des cibles
spécifiques, efficacité redoutable.
 neurotoxine botulinique = poison le plus violent dans la nature.
Activité inhibée par des anticorps spécifiques (antitoxines) →
utilisation pour le TT si toxine pas encore fixée sur son récepteur =
sérothérapie. Transformable en anatoxine par action du formol et de
la chaleur (non toxique, antigénique) → vaccins
La production d'une toxine est spécifique d'une espèce bactérienne qui produit une
pathologie qui lui est associée
o Clostridium tetani  toxine tétanique
o Corynebacterium diphteriae toxine diphtérique
o Bordetella pertussis  toxine pertussique (coqueluche)
Attention à ne pas donner une dose d’ATB trop forte en cas de bactériémie car si
dose trop forte on va faire éclater toutes les bactéries qui vont libérer une dose
énorme de toxine et ça risque de faire très mal.