P2_UE8_JJH_TD_1 (word)

UE8-De l’agent infectieux à l’hôte
Promo : 2015-12016
Date : 24/02/2016
Plage Horaire : 10H30-12h30
Enseignant : Jean Jacques Hoareau
Ronéistes :
VERDIER Baptiste
NOEL Louna
UE8- TD de Bactériologie (JJH)
Ce TD est composé de questions à choix multiples, d’un exercice, et d’une partie sur les biofilms.
L’item d’un QCM est juste si la lettre le désignant est en gras.
Question 1 quelles sont les caractéristiques de mutations bactériennes ?
A-Stabilité
B-Indépendance
C-Rareté : de l’ordre de 10^-6
D-Spontanéité : le plus souvent
E-Transmission entre espèces : transfert se fait d’une bactérie F+ à F-, et F- devient alors F+
Question 2 : Le plasmide F ou facteur sexuel est impliqué dans la conjugaison bactérienne
A : peut se répliquer de façon autonome
B : peut e transféré d'une bactérie a une autre
C : peut s'intégrer au chromosome bactérien
D : nécessite un bactériophage auxiliaire
E : modifie le sexe de la bactérie receveuse
NB1: Sexualité chez la bactérie = transfert horizontal de gène
NB2: le plasmide n’est pas considéré comme du matériel chromosomique !
Question 3 La paroi bactérienne
A- est composé d’un polymère polypeptidique : un polymère des NAM et NAG
B- est responsable de la coloration différentielle de Gram
C- contient des aa de la série D : polymères polypeptidiques reliés par ponts inter peptidiques renfermant
alternance d’aa D et L
D- resistance à l’action du lysozyme : lysozyme = moyen de défense des cellules phagocytaires. La paroi
résiste à l’action de certaines protéases, mais paroi dégradée par lysozyme
E- elle assure la souplesse et protection aux bactéries : le peptidoglycane est une structure rigide
Question 4 : Les structures périphériques de la bactérie responsables de sa fixation à la surface des cellules
sont :
A : la capsule : protection, participe à mise en place d’un mucus et mobilité cellulaire
B : les flagelles : facteur de mobilité
C : les mésosomes : structures d’invagination de la mb plasmique qui permettent d’étendre surface de mb
plasmique
D : les fimbriae : Les fimbriae contenant de la pilline sont responsables de l’affinité de contact entre les
bactéries.
E : le(s) pilis sexuels : permet contact entre cellules pour échange de matériel génétique
Question 5 Concernant la bactérie
A- c’est une cellule haploïde
B- le cytoplasme est dépourvu de réticulum endoblastique : cytoplasme ne contient aucun autre type de mb
(pas de Golgi et pas de RE)
C- les fimbriae facilitent l’adhésion des bactéries aux muqueuses
D- ses ribosomes ont la même structure que celle de la cellule eucaryote : différences structurales même si
même fonction : faux : c’est un point important de différence entre eucaryote et procaryote
Question 8 la membrane cytoplasmique des bactéries
A- est constitué d’une double couche lipidique
B- contient des protéines intrinsèques
C- est lié de façon covalente à des protéines périphériques : faux : ce ne sont pas des liaisons covalentes
D- est riche est stérols : faux : elles contiennent des stérols particuliers : les hopanoides, mais pas riches en
stérol pour autant
E- contient souvent des hopanoïdes
F -peut s’invaginer pour former des structures membranaires simples
Question 10 Le cytoplasme des bactéries
A- ce sont des molécules d’ADN extra chromosomiques présentes chez toutes les bactéries
B- ils sont nécessaires à la survie de l’hôte
C- ils confèrent un avantage sélectif dans certains milieux
D- ils peuvent exister librement ou s’intégrer dans le génome de l’hôte
E- les plasmides conjugatifs sont des plasmides qui ont pour fonction d’assurer le transfert du génome d’une
bactérie donneuse vers une bactérie receveuse : faux : pas du matériel chromosomique ! A la limite une
partie de ce génome bactérien peut être transféré dans le cas où le plasmide est intégratif et emporte avec
lui une partie du chromo bactérien mais pas tout.
Question 11: les plasmides
A : sont porteurs de gènes de résistance aux antibiotiques : faux : pas tous!
B : ségréguent de façon uniforme au cours de la division bactérienne
C : possèdent tous une ORI
D : Possèdent tous une origine de transfert (OriT) : faux : typique des plasmides conjugatifs
E-sont des outils de biologie moléculaire
Question 12 : la paroi bactérienne
A- Les bactéries Gram - sont constituées de couches eoausses et homogènes de peptidoglycanes
B- les bactéries Gram + ont une ou deux couches de peptidoglycanes
C- la paroi des Gram+ est entourée d’une membrane externe complexe constituée
D- la paroi bactérienne confère aux bactéries leur forme et les protège de la lyse osmotique
Question 13 : les flagelles
A : sont des organites locomoteurs extracellulaires : faux : il en existe aussi des intracellulaire
B : sont présents chez toutes les bactéries
C : leur nombre et leur distribution différent suivant les espèces bactéries
D : les bactéries amphitriches ne possèdent qu'un seul flagelle : faux : 2 flagelles
E : le mécanisme de rotation des flagelles est consommateur d’ATP : faux : gradient de H+
Question 14 : Le chimiotactisme
A- Est contrôlé par des chimiorécepteurs localisés dans la membrane plasmique ou dans le périplasme.
B- Est induit uniquement par la présence de substance attractives ou répulsives dans le milieu : pas
uniquement : stimuli physiques etc. (ex: lumière)
C- Permet à une bactérie de se déplacer vers une substance attractive en augmentant son temps de course
vers cette substance et en diminuant la fréquence des culbutes. Il diminue la fréquence des culbutes car il se
rapproche de la source attractive et veut éviter un changement de direction.
D- En l’absence de substances attractives ou répulsives, la rotation des flagelle est inhibée : le flagelle n’est
jamais dormant, il y a toujours des culbutes et des courses, même de manière aléatoire la bactérie est
toujours en action. La bactérie se déplace même dans un gradient nul
Question 15 : l’endospore bactérienne
A : Est une structure dormante (absence d’activité métabolique) : ce n'est pas une structure morte, mais pas
d'activité métabolique
B : Est une forme de réserve énergétique
C : Résiste à la chaleur et à la dessication
D : Se forme en réponse à des conditions environnementales hostiles : dès que les nutriments deviennent
rares
E : N’est observé que chez les bactéries de type Gram +
F : Peut être détruite par autoclavage et certains agents chimiques : + par certains types de radiations
Question 16 : Les besoins nutritifs des bactéries
A- Les macroéléments sont des nutriments nécessaires en grande quantité aux bactéries
B- Les oligoéléments sont des nutriments utilisés en petite quantité par les bactéries, mais non
indispensables : Les oligoéléments (cofacteurs enzymatiques très souvent : zinc, molybdène, cobalt …) sont
très facilement trouvables dans le milieu mais sont indispensables à la bactérie, donc le milieu doit en
contenir absolument.
C- Le fer et le cuivre sont deux macroéléments indispensables au métabolisme bactérien. Le fer est un
macroélément et le cuivre est un oligoélément
D- Les hétérotrophes utilisent des molécules organiques comme source de carbones
E- Le CO2 est l’une des sources principales de carbone utilisé par les bactéries autotrophes: les bactéries
pathogènes pour l'homme sont chimio-organo-hétérotrophe
Question 17 : Absorption des nutriments par les bactéries
A : Certains nutriments peuvent entrer dans la bactérie par diffusion passive : petites molécules comme CO2
B : La diffusion facilitée fait appel à des transporteurs membranaires en présence d’ATP : Elle est lié à la
Pression osmotique, pas à l'ATP
C : Le transport actif des molécules organiques nécessite leur modification par un processus appelé
translocation de groupe : ce n’est pas le seul mécanisme
D : Le fer est capté grâce à la sécrétion de petites molécules appelées sidérophores, capables de lier le fer
ferrique : à savoir que dans la cellule c'est le fer ferreux Fe2+ qui va être utilisé (donc dans la cellule
transformation du fer ferrique Fe3+ en fer ferreux Fe2+)
Question 18 : Les milieux de culture
A- Les milieux de culture utilisés de nos jours en bactériologie sont tous des milieux synthétiques dont les
composés chimiques sont parfaitement connus : On ne sait toujours pas quels sont tous les besoins des
bactéries. On arrive seulement à cultiver 1% des bactéries connues aujourd’hui.
B- Les milieux complexes renferment des constituants tels que les peptones et les extraits de levure
C- Les milieux de base sont des milieux qui permettent de cultiver tous les types de micro-organismes :
milieux minimum= milieux de base —> très limités
D- Les milieux sélectifs contiennent des composés qui favorisent la croissance de certains micro-organismes
E- Les milieux de culture peuvent être solidifiés par l’addition d’agar
Question 19 : La croissance bactérienne
A- La croissance bactérienne est fortement influencée par la nature physique et chimique de
l’environnement.
B- La majorité des bactéries sont neutrophiles et ne se développent que dans une gamme limitée de pH
compris entre 5,5 et 8 : pas toutes, mais vrai pour la majorité
C- Pour chaque espèce bactérienne, entre les valeurs cardinales et maximales de températures, le
métabolisme double à chaque augmentation d’environ 10° : faux : c'est entre valeur minimale et valeur
cardinale (= valeur optimale) que ceci est vrai! Au contraire, quand on dépasse la valeur cardinale le
métabolisme diminue rapidement. De plus, la valeur cardinale est plus proche de la valeur max que de la
valeur min (pas exactement entre les deux valeurs)
D- L’oxygène est un accepteur d’électron indispensable au métabolisme bactérien
E- La croissance bactérienne est obtenue par scissiparité
Question 20 : La croissance bactérienne
A- Les bactéries ne se divisent qu’en phase exponentielle de croissance : Non, les bactéries ne se divisent
pas qu’en phase exponentielle
B- En milieu naturel, le développement bactérien est le plus souvent limité par des facteurs nutritifs ou
environnementaux.
C- Le manque d’un seul facteur nutritif suffit à rendre la croissance bactérienne nulle : que ce soit un macro
ou un oligoélément
D- In vitro, la phase stationnaire de croissance correspond à un arrêt de la division bactérienne due à un
facteur limitant : phase stationnaire = autant de bactéries qui meurent que de bactéries qui apparaissent.
Ça ne veut pas dire que c’est un arrêt.
E- La diauxie permet à certaines bactéries d’utiliser un métabolite alternatif lorsque son métabolite
préférentiel devient limitant.
EXERCICE
Introduction
En phase exponentielle de croissance, chaque bactérie se divise à intervalle de temps constant donc
doublement de population bactérienne à chaque intervalle de temps régulier, c’est ce qu’on appelle le temps
de génération ou temps de doublement.
Mathématique de la croissance :
Nt = N0 x 2n en phase exponentielle.
Log Nt = Log N0 + nLog2
N = (Log Nt - Log Nt)/log 2
Partie 1:
Ecrire la formule permettant de déterminer le nombre de génération de la population bactérienne à l’instant
t:
Au bout de n génération, l’augmentation de la population est de 2n
—>
Nt = N0 x 2n
Le développement de la population étant exponentiel.
Supposons qu’une bactérie se divise toute les 20 minutes. On a alors :
Temps
Nombre de génération (n)
0
20
40
60
80
100
0
1
2
3
4
5
Population
Nt = N0 * 2n
1
2
4
8
16
32
Partie 2 :
En laboratoire E coli : temps de génération = 20 min
Déterminer le nombre théorique de bactéries obtenus après 12h, 24h et 48h de culture en phase
exponentielle (N0 = 1)
Solution pour 12H
- Calculons tout d’abord le nombre de générations en 12H
n = 12*60/20 On convertit 12H en minutes, que l’on divise par le temps de génération, 20 minutes
n = 36
- On applique ensuite la formule ci-dessus
Nt = N0*2n
Nt = 1 * 236
Nt = 68 719 476 736
On en conclut que la bactérie se fait des pilis en or avec l’argent braguette.
LES BIOFILMS
Quorum sensing et virulence
NB : schéma quorum sensing et virulence à retenir
Le développement des biofilm est basé sur le Quorum sensing (mais toutes les bactéries n'en sont pas
capables) contrôlé par :
⁃
Gènes LAS I
⁃
Gènes RHL
L’expression constitutive de ces gènes vont entrainer la formation des HSL, qui, en concentration
suffisante, activent les gènes LAS R et sécrétion d’exo-produits qui auront une action dans le milieu :
➢ Enzymes de la virulence (—> dégradation tissu —> infection systémique)
➢ De dégradation de substrat
➢ De sporulation
Chez p. aeruginosa, il existe naturellement 2 types de tricheurs :
⁃
Signal négative : ne possèdent pas le gène inducteur LAS I donc ne produisent pas HSL
Mais reçoivent signal produit par autres bactéries et produisent exo-produits
⁃
Signal blind : déficient en LAS R (mais produisent HSL)
Ne produisent pas d’exo-produits
Expérience 1 :
Si pas de production élastase : croissance
lente
Signal = HSL (c’est l’inducteur ici)
On compare la croissance de 3 différentes
souches bactériennes, cultivées
individuellement (in vitro) dans un milieu
ou la capacité à produire de l’élastase
(sous contrôle du gène LasB) est
indispensable à la croissance bactérienne.

WT (Wild type = souche
naturelle) : souche de référence, ce qu’on
devrait obtenir (produit HSL et exoproduits)

Signal négatif SEUL : ils sont
seuls, or incapables de produire HSL —>
Pas de production d’exo-produits —> pas
de capacité de croissance dans le milieu

Signal blind SEUL: capable de
produire HSL mais ne produit pas d’exoproduits —> ne peut dégrader le milieu à
son avantage —> croissance lente

Signal négatif + signal (HSL) :
peuvent alors produire exo-produits et
dégrader milieu : bonne croissance
Meilleure croissance que les WT (car WT
produisent eux-mêmes HSL donc
dépensent plus d’énergie)

Signal blind + signal : ne peut
produire d’exo-produits de toute façon
donc pas de différence
NB : La croissance bactérienne est d’autant plus importante que le signal est important.
Conclusion : La coopération bactérienne bénéficie à la communauté.
Individuellement, les tricheurs sont défavorisés, mais en communauté ils sont favorisés par rapport aux WT.
Expérience 2 :
Milieu où élastase n’est plus nécessaire à croissance bactérienne.
En absence ou en présence de HSL
Absence de HSL
Présence de HSL
 WT : ajout de HSL —> différence non significative
 Signal négatif : croissance très importante en l’absence de HSL, quand on en rajoute, on observe une
diminution de croissance.
- Quand on ne fournit pas de HSL, pas de production HSL, et pas de production d’élastase :
peu de dépense énergétique
- Quand on rajoute HSL, production élastase : dépenses énergétiques : la croissance diminue
 Signal blind : produit déjà HSL, et ne produit pas d’exo-produits : il n’y a donc pas d’influence du
rajout de HSL
Conclusion (cout de la coopération) : On note un fort coût énergétique pour les bactéries qui font du quorum
sensing. En milieu riche (pas besoin d’élastase) les tricheurs produisent d’avantage de biomasse
—> avantage des tricheurs !
NB : cout de production HSL<Elastase
Entre les 2 expériences :
On voit que devoir produire HSL a un coût mais celui-ci est moindre que la production d’exo-produits.
Expérience 3 :
On vérifie si les tricheurs profitent
réellement des signaux été exoproduits par
les autres bactéries
Signal négatif : + de 60%
Signal blind : + de 50 %
Dans quorum sensing, les tricheurs vont rapidement envahir population bactérienne
Mais plus la concentration des tricheurs augmente, plus leur croissance diminue.
➔ Quorum sensing intéressant mais limité
En majorité on a des signal blinds ; ils sont moins virulents que les souches sauvages (ØL production exoproduits).
➔ Lors d’une infection on pourrait agir sur le quorum sensing pour favoriser le développement des
signal blind, car moins virulents ?
Etude clinique in vivo :
Azithromicine (A): Inhibition des gènes contrôlés par le quorum sensing : ne tue pas les bactéries mais
empêche multiplication bactérienne.
Expérience 1 : Effet de l’A sur mécanisme du quorum sensing mesuré par dosage de l’expression des
gènes Las I et RHLa -Diminution de LAS I et RHL : A a un effet sur activité des gènes inducteurs du
quorum sensing (diminution, et non suppression).
—> A = Bactériostatique + agit sur les gènes du quorum sentine
—> Concept d’antivirulence thérapie
L’a est capable d’inhiber l’expression des gènes
QS
Expérience 2 : Vérifier si le traitement est bénéfique pour le patient : Afin de vérifier l’effet de A sur les
populations de P. aeruginosa chez les patients traités et non traités, la proportion de QS et la production
d’élastase ont été mesurés.
Placebo
Azithromycine
- En l’absence d’azithromycine, les mutants QS (LasR
= tricheurs), moins virulents, exploitent les ressources
produites par les bactéries sauvages (coopérateurs),
virulentes (LASl), et envahissent la population
- En présence d’A, l’avantage sélectif des mutants
LasR disparait et il n’y a pas d’augmentation du
rapport LasR/wt. On diminue proportion des tricheurs
au sein de la population bactérienne.
- La drogue entraine une diminution du génotype
avirulent LasR en milieu hospitalier.
Avec le placebo, on voit une augmentation de la c° des
tricheurs