BACTERIOLOGIE Endospore Introduction à la virologie

L2 Pharmacie – Bactériologie
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
N°8
BACTERIOLOGIE
Endospore
I.
II.
Morphologie
Structure
III.
Propriété de la spore
1. Thermorésistante
2. Aux agents physique et chimique
IV.
Cycle sporel
V.
Rôle
Introduction à la virologie
I.
Acide nucléique
II.
Structure de la capside
1
L2 Pharmacie – Bactériologie
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
N°8
Endospore
I.
Morphologie
Il existe des bactéries sporulantes ou non sporulantes, c’est à dire qu’elles sont capables
de produire des spores ou qu’elles n’en sont pas capables.
Ce sont des endospores car elles se forment à l’intérieur de la cellule.
Une spore n’est pas une germination qui se forme, c’est la cellule qui se transforme en
spore. C’est un moyen de survivre de manière extrêmement longue (on pense que ça a
une durée de vie infinie). En attendant des conditions meilleures.
C’est une structure très résistante. C’est tellement étanche que ca ne prend pas la
coloration.
Il existe deux grandes catégories de bactéries qui forment des spores :
- Bacillus
- Clostridium
o Clostridium tetani (agent du tétanos)
o Clostridium botulinum (agent du botulisme)
 lorsque les boites de conserve sont mal stérilisées, on va retrouver
les spores qui vont survivre et qui vont pouvoir se redévelopper
dès que les conditions le permettront.
Il y a une classification des spores selon l’endroit où se forme la spore dans la cellule :
Ce n’est pas la spore qui est pathogène. La spore va regermer pour donner une bactérie
en multiplication et c’est cette bactérie qui va synthétiser des toxines et être virulente.
2
L2 Pharmacie – Bactériologie
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
II.
N°8
Structure des spores
Le premier critère de la spore est qu’elle n’est constituée que de moins de 20% d’eau.
C’est une structure qui est déshydratée par rapport à la bactérie d’origine (qui contient
90% d’eau).
Du centre vers l’extérieur, les composés que l’on va retrouver au niveau de la structure
sont :
-
le core : c’est le génome avec le cytoplasme déshydraté et des protéines de
stockage. On ne va pas trouver de nucléotides triphosphatés, l’énergie est sous
forme de réserve de phosphoglycerates. On a donc une cellule réduit à son
minimum.
-
la membrane et la paroi avec les peptidoglycanes de la bactérie.
-
le cortex : c’est une structure réticulée comme du peptidoglycane associé à un
acide aminé particulier qui est le dipicolinate de calcium. C’est ce dipicolinate de
calcium qui va maintenir l’état déshydraté de la bactérie.
2 couches protéiques
o intine = tunique interne
o exine = tunique externe
o ce sont des outils de protection, en particulier vis à vis des détergents.
C’est à dire qu’un détergent dénature la membrane cytoplasmique mais ici
la membrane est à l’intérieur et protégée.
-
-
parfois il y a un exosporium (mais pas très important).
3
L2 Pharmacie – Bactériologie
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
N°8
III. Propriétés de la spore
1) Thermorésistance
La spore a une résistance énorme à la chaleur (jusqu’à la température de la
pasteurisation). C’est plus résistant à la chaleur sèche qu’à la chaleur humide qui va
conduire d’avantage la chaleur à l’intérieur.
2) Résistance aux agents physiques et chimiques
Cette résistance explique qu’on va la retrouver dans plein d’environnements même
traités :
-
moins sensible aux antiseptiques, problème d’antibiothérapie.
molécules sporicides.
importance des protéines SASP (small acid soluble protein)
o ce sont des petites protéines solubles.
o ces molécules interagissent avec l’ADN pour le rendre plus compact pour
le protéger.
o ce sont aussi des sources de carbone pour lorsque la spore va redevenir
une bactérie germinative.
IV.
Le cycle sporal
Les bactéries vivent selon un cycle, si les conditions sont défavorables, elles vont se
mettre en spore, si les conditions redeviennent favorables, elles vont germiner.
Le stress va déclencher l’état de sporulation. Cela peut être du à des conditions
environnementales (température, pH acide,…) ou à la pénurie nutritionnelle.
C’est une régulation transcriptionnelle de certains gènes pour synthétiser tous les
éléments de la spore. Il y a au moins 200 gènes impliqués dans la sporulation. Certains
gènes vont être synthétisés à un certain moment grâce à des facteurs sigma. Ce sont des
sous unités d’ARN polymérase qui ont pour fonction de reconnaître certains
promoteurs.
4
L2 Pharmacie – Bactériologie
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
N°8
Dans les conditions végétatives il y a facteur sigma domestique (sigma 55) qui reconnait
les gènes à transcrire en condition normale.
Lorsque l’on rentre dans une situation de stress, il y a un autre facteur sigma (sigma 29)
(en compétition avec l’autre facteur sigma) qui va rentrer en action. Il va reconnaître
d’autre promoteur et va donc stimuler la transcription d’autres gènes, qui sont des gènes
de sporulation.
C’est donc bien une régulation transcriptionnelle et si jamais ces gènes sont mutés, la
bactérie ne pourrait plus sporuler.
Voici les quelques étapes de la sporulation et de la germination. Il faut environ 6 à 8h
pour passer d’une cellule végétative à une spore et au alentour de 2h pour passer de la
spore à la cellule végétative.
Pour la sporulation, la cellule végétative va commencer par condenser son chromosome.
Il va y avoir un début de division asymétrique, avec le chromosome localisé au niveau
d’un pole et qui va être isolé dans la cellule. Ensuite il va y avoir la formation des
éléments de la spore autour de cet ilot contenant le chromosome (cf : partie sur la
structure : formation des composés en allant des éléments les plus au centre au plus
externes).
5
L2 Pharmacie – Bactériologie
N°8
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
Cellule végétative => initiation => division asymétrique => préspore => formation
du cortex => formation des tuniques externes + maturation de la spore =>
libération => dormance de la spore => (si les conditions le permettent)
germination...
Si on remet ces spores dans un milieu regroupant les bonnes conditions de
développement de la bactérie, cette dormance se lève, il va y avoir un début de
métabolisme en utilisant comme source d’énergie les petites protéines solubles liées à
l’ADN et le biphosphoglycerate. Ces réserves d’énergie vont permettre un début de
réplication et un début d’activité enzymatique pour redonner une cellule végétative.
Tout ça fait appel à des gènes différents et c’est pour cela qu’il a autant de gènes
impliqués car les gènes impliqués dans la formation du cortex, dans la formation des
tuniques,… sont des gènes différents et qui sont exprimés séquentiellement durant ces
étapes de sporulation.
V.
Rôle de la spore
1) Classification
cf : déformant central, terminal,…
2) Survie de l’espèce
La sporulation est très importante pour la survie de l’espèce car durée de vie très longue
(ex : on a trouvé des spores dans des intestins d’abeilles fossilisées qui datent de 25 à 40
millions d’années. Il y a aussi des spores retrouvées dans cristaux de sel datant de
plusieurs centaines de million d’années).
3) Rôle en bactériologie médicale
 bactéries anaérobies : clostridium tetani (tetanos) clostridium botulinum
(botulisme) clostridium perfringens (gangrène) clostridium difficile (colite
pseudo-membraneuse.
 bactéries aérobies : bacillus anthracis (charbon) bacillus cereus (TIAC).
 toutes ces bactéries sont pathogènes pour l’homme.
Ce qui est important, c’est que dans toute cette régulation génétique, ces bactéries
sporulantes sont souvent des bactéries qui synthétisent des toxines qui sont les vrais
facteurs de virulence. Ces productions de toxines sont souvent liées à un modification
d’un environnement en particulier en entré de phase stationnaire, c’est à dire juste
avant la sporulation. La synthèse de la toxine est donc aussi liée au début de la
sporulation. Les gènes qui codent pour ces toxines sont parfois dans les plasmides.
6
L2 Pharmacie – Bactériologie
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
N°8
4) Rôle néfaste dans l’industrie alimentaire, en milieu hospitalier
Ce sont des bactéries dont on va avoir du mal à se débarrasser que ce soit dans
l’industrie alimentaire ou en milieu hospitalier. Les tests de stérilisation en bactériologie
se font par exemple sur des détergents, si on arrive à se débarrasser des spores, le reste
n’aura pas survécu.
Pour détruire les spores on a la chaleur :
-
résistance à la chaleur => destruction des spores difficile.
o contrôle rigoureux de la température et la durée de stérilisation.
-
chaleur sèche (four pasteur)
-
chaleur humide : autoclavage et tyndallisation
o tyndallisation (pour le lait) : stratégie pour stériliser, laisser germiner,
restériliser. En fait on met le lait à chauffer à 70° et les bactéries
germinatives meurent, ensuite on laisse refroidir à température ambiante
(on est pas débarrassé des spores) et on laisse regerminer pendant 2h à
30-37°, ensuite on réchauffe ce qui provoque la mort des spores qui
étaient devenu des cellules germinatives,… on le fait 2-3 fois comme ca si il
y a des spores, cela permet de les faire germiner, de les tuer,… et ça
permet de se débarrasser des spores sans monter trop haut en
température pour préserver un peu l’aliment.
5) Certaines souches sont utilisées industriellement
Certaines bactéries sont capables de produire des antibiotiques :
-
polypeptides
o groupe I : gramicidines (ionophores) polymyxine (bacillus polymyxa).
Il y a une bactérie qui est utilisée industriellement, c’est le Bacillus thuringiensis qui est
un insecticide biologique. Ce n’est pas une bactérie pathogène mais elle a une spécialité :
synthétiser une toxine glycoprotéique. Quand elle forme sa spore, elle va produire une
grosse protéine que l’on appelle la protéine cristal qui est toxique (mais pas pour
l’homme), et c’est cette toxine qui est utilisée comme insecticide biologique.
On peut faire un traitement des plantes par vaporisation de suspensions bactériennes de
Bacillus thuringiensis.
On peut utiliser les gènes de cette bactérie pour créer des plantes OGM : on introduit le
gène codant la protéine cristal dans le génome de la cellule végétale. (toxine BT pour
Bacillus thuringiensis).
7
L2 Pharmacie – Bactériologie
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
N°8
Introduction à la virologie
A retenir ! Un virus n’est pas une bactérie et il faut faire attention car des fois les deux
sont parfois mélangés !
1) Historique de la virologie
-
virus = poison (antiquité)
« variolisation » au XIème siècle en Asie
o toucher les pustules pour s’en mettre un peu et être plus résistant : début
de la vaccination.
E. Jenner (1796) Cow-pox protège contre la variole
o Utilise le virus de la vache.
« vaccination » : pasteur (1822-1895) et Roux (1853-1933)
o vaccination de pasteur contre la rage (qui est un virus)
R. Koch (1843-1910) : critères de pathogénicité.
Les virus
-
-
1892 – Dimitri Ivanovski : « principe filtrant » virus de la maladie du tabac
o il y a un agent qui n’est pas une bactérie
o tests sur le virus de la maladie du tabac en utilisant un broyat de feuille
qu’il va filtrer à travers un filtre de porcelaine très fin qui empêche les
bactéries de passer, mais le filtrat peut encore contaminer le tabac,
quelque chose de plus petit que les bactérie => « principe filtrant »
1939 – microscope électronique
1941 – diffraction rayon X
1949 – cultures cellulaires
o virus sur des cultures cellulaires
Actuellement le problème est que l’on a très peu d’antiviraux, le meilleur moyen de
lutter contre les virus est la vaccination. Les antiviraux vont limiter le développement
viral mais on ne va pas éradiquer les virus comme le font les antibiotiques avec les
bactéries.
2) Définition de Lwoff (1953) :
Les propriétés du virion sont :
1) possède un seul type d’acide nucléique : ARN ou ADN
2) se reproduit à partir de cet acide nucléique
3) est incapable de croitre et de subir des divisions binaires (il est incapable de
multiplications autonomes)
4) ne possède aucune information génétique pour les enzymes du métabolisme
intermédiaire (produisant l’énergie). Il va trouver son énergie dans l’hôte qu’il va
coloniser
8
L2 Pharmacie – Bactériologie
N°8
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
5) sa multiplication exige les structures de la cellule hôte (c’est un parasite absolu
de la cellule vivante) (ex : cellules de la feuille du tabac, bactérie (virus qui
attaque une bactérie = bactériophage), cellules humaines,…).
Petite question du prof : « Est-ce que le virus est un organisme vivant ? »
Réponse de Vinny : « ça dépend des enseignants ».
Le virus n’est pas considéré comme vivant par certain car il a absolument besoin d’un
hôte pour se multiplier, néanmoins, l’agent du typhus (qui est une bactérie avec toute les
structures d’une bactérie) est intracellulaire obligatoire (c’est à dire qu’il lui faut
obligatoirement une cellule hôte pour se multiplier). Cela reste quand même une
bactérie qui est donc vivante. De la même manière si on prend un neurone, quand on le
met dans un environnement adéquat pour se multiplier il ne va pas le faire. L’aspect de
l’autonomie n’est donc probablement pas un critère de vie. C’est l’avis de M. Giard mais il
précise qu’il ne sait pas et personne ne connaît la vraie réponse à la question. Pour
Lwoff, « un virus est un… virus ».
Le problème pour répondre à la question est : est-ce qu’il faut considérer la vie comme
avoir une activité biologie ? Un médicament n’a rien de vivant et a une activité
biologique ! C’est une structure à activité biologique.
3) Quelques questions :
-
-
taille ?
o en volume, on pourrait mettre 8 à 10 000 virus dans une bactérie
virus ou virion ?
o « virus » c’est le terme générique
o le virion serait le virus qui est sous forme infectieuse (ce n’est pas toujours
le cas en fonction du stade de sa fabrication)
vivant ou non ?
o difficile à déterminer (Cf plus haut)
9
L2 Pharmacie – Bactériologie
N°8
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
- quelle est l’origine des virus ?
o on estime connaître moins de 1% des virus qui existe, la question c’est :
d’où ils sortent ?
o (petite précision : la virulence du virus est une question d’extrême
spécificité du virus).
o les virus restent exclus de l’arbre de l’évolution, ils n’existent que parce
qu’un hôte existe, toutes les espèces sont capables d’être infectées par un
virus.
o mais ils ont un rôle probable dans l’évolution en infectant les cellules
ancestrales (en modifiant l’expression du génome des cellules hôtes).
-
les viroïdes et les prions ?
o viroïdes = ARN libre qui est capable de se répliquer et qui ne traduit pas
de protéines mais perturbe la maturation des ARN messagers dans les
cellules (pas de structure viral à proprement parler).
o Prion = protéine infectieuse (AINC = agent infectieux non conventionnel)
En terme de traitement, il n’y pas d’antiviraux qui peuvent éradiquer le virus.
La chimie antivirale :
- 50 ans 1ere molécule 5’iodo-2’desoxyuridine : 1959
- arsenal réduit
- molécules efficaces aussi toxiques
- approches nouvelles pour la création de nouvelles molécules liées à la
connaissance des structures
Les virus : agents infectieux conventionnels
Les virus animaux
- maladie anciennes : varioles (éradiquée) poliomyélite (OMS : en cours
d’éradication)
- maladies bénignes : rhumes, verrues, bouton de fièvre, angines, gastro-entérites
- maladie potentiellement graves : rougeole, rubéole, oreillons (=> vaccins ROR)
- maladies gravissimes
- maladies émergentes
Il y a des vaccins contre beaucoup de virus, mais un bon moyen de lutte est de se
débarrasser des vecteurs (exemple pour la fièvre jaune et les moustiques).
La variole a été éradiquée officiellement par l’OMS en 1980 car depuis un certain
nombre d’années, il n’y avait plus aucun cas. Il y avait un vaccin très efficace.
On se disait que sur le modèle de la variole, on pourrait éradiquer la poliomyélite mais
on n’y arrive pas encore car il reste encore quelques foyers (dans les pays en voie de
développement) dus aux soins qui ne sont pas totalement accessibles. Mais cette
maladie reste éradiquable car le vaccin est efficace et se fait par voie orale (très simple
d’utilisation).
10
L2 Pharmacie – Bactériologie
N°8
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
Le vaccin Rougeole, oreillons, rubéole (vaccin ROR) est conseillé et même recommandé,
notamment pour les femmes voulant des enfants, car la rubéole est un risque non
négligeable de malformation pour les enfants.
Ce ROR est très connu et très efficace mais il y des foyers de rougeoles très contagieux.
Ceci est du à des personnes n’ayant pas voulu se faire vacciner, il s’agit non seulement de
Responsabilité individuelle mais aussi de responsabilité collective car il y a un risque de
contaminer les autres.
Pour les infections avec une forte incidence, il existe le réseau sentinelle pour surveiller
à l’échelle du territoire. C’est très utile pour faire la différence entre bactérie et virus. En
effet, il y a l’exemple de la gastro-entérite (gastro-entérites virales avec le rotavirus,
norovirus ou adénovirus), entre une salmonellose et un virus, ca peut se mélanger en
termes de tableau clinique. Avec le réseau de surveillance, si on sait qu’on est dans
l’épidémie de gastro, cela permet d’éliminer plus facilement la possibilité de la
salmonellose.
La grippe est aussi un bon exemple d’épidémie (sera revue plus tard)
Le SIDA, est l’infection virale qui cause le plus décès dans le monde. On ne décède pas du
SIDA mais de l’état dans lequel on se trouve lorsqu’on déclenche la maladie.
I.
L’acide nucléique
Le virus peut être à
- ADN :
o ADN double brin (herpesviridae)
o ADN simple brin (parvoviridae)
- ARN
o ARN simple brin codant
o ARN simple brin non codant qui doivent passer par un ARN codant pour
être traduit
o ARN double brin
Dans ces acides nucléiques, parfois la composition chimique est différente. La structure
peut être linéaire ou circulaire, et les acides nucléiques peuvent être en segments ou en
copies (les segments sont des morceaux différents (exemple de la grippe qui a 8
segments, les 8 sont différents) alors que les copies sont plusieurs morceaux qui vont
coder la même chose (exemple du HIV qui a 2 copies : il y a 2 fragments mais c’est 2 fois
le même). La taille va varier aussi, certains vont avoir un gros génome et d’autres vont
en avoir un plus petit. Les grands génomes restent relativement petits en comparaison
avec des procaryotes ou des eucaryotes car ils n’ont pas à coder tout ce qui est
métabolisme. Il y a aussi l’orientation ARN codant ou non codant (M. Giard y reviendra
plus tard dessus).
Le génome va dans l’ensemble avoir 2 fonctions en terme de gènes. Il va coder des gènes
de sa structure et les gènes qui codent des enzymes absolument nécessaires pour sa
réplication.
11
L2 Pharmacie – Bactériologie
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
II.
N°8
Structure de la capside
La structure basique d’un virus c’est un génome et une capside.
La capside est un ensemble de protéines de petit poids moléculaire qui protègent le
génome.
Il y a 2 types d’arrangements stables et symétriques (il y a un 3e type d’arrangement :
« autre » ou « complexe » dont M. Giard ne parle pas).
1) Capside cylindrique à symétrie hélicoïdale
Ce type d’arrangement a un aspect tubulaire/hélicoïdale.
Il y a l’acide nucléique au centre et les protéines de capside vont s’insérer comme des
agrafes et protéger le génome. Ca c’est donc la symétrie hélicoïdale qui va donner un
aspect de bâtonnet en microscopie.
Capside nue : aspect en bâtonnet
Capside enveloppée : souvent enroulée sur elle même
2) Capside à symétrie icosaédrique
Une structure icosaédrique est une structure qui rentre dans une sphère. C’est une
structure géométrique à 20 faces, 12 sommets et 30 arrêtes.
La capside prends cette forme là car elle constitué de 2 types de protéines
- les exons au niveau des arrêtes et des faces
o interagissent avec 6 protéines autour d’elles
- les pintons au niveau des sommets
o interagissent avec 5 protéines
Modèle : poliovirus (virus de la poliomyélite)
Tout les virus rentrent dans 2 catégories :
- nu avec seulement génome et capside
- enveloppé avec génome, capside et enveloppe
A retenir :
Il y a 3 caractéristiques pour un virus qui peut être :
- à ARN ou à ADN,
- cylindrique ou icosaédrique,
- nu ou enveloppé
12
L2 Pharmacie – Bactériologie
25/02/2014 – Pr Giard
Groupe 3 – Franci et Pierrot
N°8
Ecoute donc ça jeune inculte !
- Loose Sutures – Fuzz
- Sir Psycho Sexy – Red Hot Chili Peppers
- Cause – Rodriguez
Demerdez-vous pour voir “Filth” ! Il est trop bien !!
Film à ne pas voir : Insaisissables, 300 rise of an empire,
Pop Redemption, The Last Airbender, Hancock, Ce que
veulent les femmes, Ghost Rider, Les misérables, PDC la
fontaine de jouvence, World War Z, Pearl Harbor, The Dark
Knight Rises, Ghost Rider, Les misérables,…
Et une petite devinette pour le fun :
13