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2016-2017
Paroi bactérienne
Biologie des procaryotes et des virus
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Paroi bactérienne
Il n'y a pas d'annexe
Semaine : n°1 (du 05/09/16 au
09/09/16)
Date : 08/09/2016
Heure : de 16h00 à
18h00
Binôme : n°13
Professeur : Pr. Romond
Correcteur : n°32
Remarques du professeur aucune remarque
PLAN DU COURS
I)
Rappels sur la structure et la composition du peptidoglycane
A)
Points à retenir dans la constitution du peptidoglycane
B)
Biosynthèse du peptidoglycane
II)
Antibiotiques qui agissent sur la paroi bactérienne
A)
Penicilline
B)
Vancomycine
C)
Antibiotiques qui vont viser une partie de la biosynthèse des bactéries
III)
Mycobactéries
A)
Paroi spécifique des mycobactéries
B)
Composition
IV)
L'ouverture de septum
A)
Observation de la bactérie escherichia e coli
B)
Observation de la bactérie staphylococcus aureus
C)
Observation de la bactérie streptomyces venezuelae
V)
Eléments distinctifs entre GRAM +, GRAM – et les mycobactéries
A)
Éléments spécifiques aux GRAM +
B)
Eléments spécifiques aux GRAM -
C)
Paroi de mycobactérie
VI)
L'appareil nucléaire
A)
Les chromosomes
B)
Les plasmides
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2016-2017
C)
VII)
Paroi bactérienne
Les ribosomes
La spore
A)
La structure de la spore
B)
Les constituants
C)
Le cycle sporal
1)
La sporulation
2)
La germination
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2016-2017
I)
Paroi bactérienne
Rappels sur la structure et la composition du peptidoglycane
A)
Points à retenir dans la constitution du peptidoglycane :
Le peptidoglycane est composé :
–
–
D'une chaine oligosaccharridique avec une alternance de N-Acétyl Glucosamine (NAG) et de N-Acétyl
Muramique (NAM) reliés par des liaisons β 1-4.
D'une chaine peptidique formée de 4 acides aminés alternant les formes L et D (sachant que ce sera
toujours une D-Alanine en 4e position) avec une présence possible d'acide diaminopimelique (DAP).
Cette chaine peptidique effectue toujours un branchement sur le N-Acétyl Muramique.
Dans un feuillet : les liaisons inter-peptidiques se font de sorte que le 4e acide aminé de la chaine
peptidique n°1 sera relié vers le 3e acide aminé de la chaine peptidique suivante. On a donc une D-Alanine
sur deux qui est bloquée.
La liaison entre la 1ère et la 2e chaine peut se faire par lien direct mais parfois, le pont inter-peptidique
peut être beaucoup plus varié avec 2, 3, 4 acides aminés qui ne seront pas de même nature.
C'est donc en ayant un système alterné de liaisons oligosaccharidiques que l'on va créer un feuillet
B)
Biosynthèse du peptidoglycanne
C'est dans le cytosol que l'on a les précurseurs
On part de la N-Acétyl Glucosamine et avec un phosphoénolpyruvate, on va créer la N-acétyl Muramate.
Ensuite un premier L-Alanine va venir se brancher.
Puis de la glutamine vient se fixer et ensuite on aura 2 possibilités de présentées (non exclusives)
– soit on rajoute une lysine
– soit on rajoute un DAP
Les bactéries peuvent avoir une seule chaine peptidique pour l'ensemble du protéoglycane mais aussi 2 voire 3
chaines oligosaccharidiques pour un seul peptidoglycane.
Cela veut dire qu'on aura des pourcentages de chaines pour l'ensemble du peptidoglycane.
ATTENTION : Cette composition ne reste qu'un exemple !
Ensuite on rajoute 2 D-Alanines finaux et une fois que tout ceci est formé c'est ce qu'on appelle le nucléotide de
Park.
Une fois qu'on a ce nucléotide de Park , ce qui nous importe c'est d'avoir une liaison avec un lipide pour passer la
membrane. Donc on va utiliser l'undecaprénol que l'on va charger en phosphate pour qu'il puisse rendre notre
système plus hydrophobe.
Cependant il nous faut encore de la N-acétylglucosamine pour recréer une unité de peptidoglycane.
Et ensuite on pourra passer la membrane plasmique et libérer le Undecaprényl phosphate (UDP) qui va se
retrouver de l'autre coté de la membrane, pour qu'il puisse se régénérer et repartir avec un autre nucléotide de Park.
De même qu'à ce moment il y aura l'addition des différentes chaines inter- peptidiques si besoin mais dans le
système de base, on a besoin d'une seule liaison directe entre deux chaines peptidiques
On aura donc fait passer de l'autre côté de la membrane :
– le NAG,
– le NAM
– le lipide
– et 4 acides aminés.
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Paroi bactérienne
Et à ce moment là on aura l'addition des chaines inter-peptidiques si besoin (cela va se passer avant qu'on utilise
les enzymes qui sont des transpeptidases, des carboxypeptidases et transglycosylases qui vont greffer cette
nouvelle unité sur le peptidoglycane « ouvert »)
II)
Antibiotiques qui agissent sur la paroi bactérienne
•
•
•
A)
Les carboxypeptidases et transpeptidases permettent de supprimer le 5e D-Alanine qui va être perdu au
moment de la transpeptidation.
La transpeptidase sert à faire la liaison avec le 3e acide aminé (ou son équivalent si c'est une chaine interpeptidique)
La transglycosylase a pour but de lier le disaccharide (NAG et NAM) à l'ancienne chaine
La pénicilline
Les transpeptidases et les carboxypeptidases vont être connues sous le terme de PLP : protéines liants la
pénicilline.
Le cycle β-lactane peut se fixer sur ces deux enzymes et comme cela forme une liaison covalente et stable, il n'y
aura pas de possibilité que ces enzymes soient actives. Elle ne pourront donc pas libérer le 5e acide aminé et cela
va donc bloquer la capacité de transpeptidation.
Le principe de base de la pénicilline est d’empêcher la formation de la paroi (mais attention cela n’empêche
pas la formation de la membrane plasmique).
Il n'y aura donc pas d'allongement de la bactérie ni de création de septum. On aura un patchwork de l'ancienne
paroi avec la membrane plasmique uniquement, et lorsque cette membrane sera dans un milieu néfaste pour elle,
elle se détruira.
De ce fait, la pénicilline ralentit considérablement la prolifération bactérienne.
B)
La vancomycine
La vancomycine et la teicoplanine (???) , fonctionnent de la même façon, le 5e D-Alanine qui se trouve dans la
partie péri-plasmique va être bloqué par la vancomycine de l'extérieur. Et dès lors qu'ils seront liés, il n'y aura plus
du tout d'activité possible avec d'autres unités. Donc on ne peut pas faire de transoxydation ni de transpeptidation
et on ne peut pas couper ce 5e D-Alanine.
On parle de résistance par modification de PLP car si on a une bactérie qui modifie ces séquences, il n'y aura
plus de reconnaissance des structures β-Lactanes et la bactérie continue de se diviser. La résistance vient du fait
qu'on peut avoir des mutations sur les PLP.
C'est la même chose au niveau de la vancomycine, car il peut y avoir une modification au moins d'un des types
d'enzymes pour que cela suffise à produire encore de la paroi
Chez les bactéries, il n'y a pas une séquence unique de transpeptidases, ou une séquence unique de
carboxypeptidases mais il y en a toute une série de séquences, déjà naturellement présentes mais en plus on pourra
trouver des mutations qui vont apparaître par sélection.
C)
Antibiotiques qui vont viser une partie de la biosynthèse de la bactérie
•
La Fosfomycine : Elle va inhiber la synthèse du nucléotide de park. A partir du moment où on n'a pas la
capacité à partir du précurseur de faire une liaison entre le NAM et les acides aminés, le reste ne
fonctionnera pas.
•
La Bacitracine : Elle inhibe la phosphorylation de l'undécaprénol. Or sans lipide on ne peut pas passer
la membrane plasmique donc ça va rester au centre du cytosol.
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Synthèse :
–
–
–
–
–
–
–
–
–
III)
On a d'abord dans le cytosol les précurseurs qui vont former le nucléotide de Park . Ce qui est important
c'est qu'il y a les deux DLA terminaux qui vont former le nucléotide de Park.
Dès lors qu'il est formé ,on a besoin de l'Undecaprényl phosphate qui va régir , pour réussir à recréer une
nouvelle liaison entre le nucléotide Park et un Undecaprényl, l'ensemble s'appelant lipide 1
Quand on aura ajouté la NAG , à ce moment on aura le lipide 2
Cela va passer dans l'environnement direct de la membrane plasmique parce que l'on a pas de lipide
flottant dans le cytoplasme
On a donc translocation de la membrane plasmique et donc perte de l' Undecaprényl phosphate (UDP)
Il y a aussi une ouverture du peptidoglycane avec soit un lysozyme ou une muraminidase : deux enzymes
qui vont ouvrir la chaine oligosaccharridique
Les transpeptidases et carboxypeptidases vont ouvrir la chaine peptidique
Et on va avoir besoin des transpeptidases et des transglycosylases pour lier cette nouvelle unité à
l'ancienne chaine de protéoglycanes
Ces enzymes sont cibles de la pénicilline
Mycobactéries
2 mycobactéries connues :
Mycobacterium Tuberculosis
– Mycobactérium Leprae
A)
La paroi spécifique des mycobactéries
La coloration de Gram permet de voir les bactéries Gram + et Gram – mais ici vu la composition particulière de
la paroi, on va se retrouver en incapacité de faire diffuser les colorants à froid à l'intérieur de la cellule
On va utiliser une autre approche, une coloration à chaud : coloration de Ziehl qui est dédiée aux mycobactéries,
pour réussir à passer à travers leur paroi, on va faire bouillir le colorant sur la lame et on aura une première phase
acido-alcolique pour réussir à éliminer une partie de ces lipides.
ATTENTION : Nous sommes encore au niveau du peptidoglycane , pas encore sur l'ensemble de la paroi ,
donc nous allons voir que l'aspect protéoglycanique
Par rapport à la structure des peptidoglycanes vue précédemment, celle des mycobactéries va différer
On va avoir une structure avec une chaine qui commence par une NAG suivie par un rhamnose, et ensuite on va
trouver cette fameuse chaine composée de galactofuranoses, laquelle est branchée par des arabino furanoses.
Ce n'est pas cette structure qui est hydrophobe mais ce seront les glycolipides qui s'accrocheront grâce aux sucres.
B)
Composition
La chaîne oligosaccharidique est un peu différente, l'acide N-acétyl muranique (NAM) va être remplacé par de
l'acide N glycosyl muranique (NGM). On a une chaîne de sucres.
On a une membrane plasmique qui est du côté du cytosol. Au début on aura une structure de type peptidoglycane.
Jusque là, pas de grosses différences. On met le peptidoglycane. On va voir du lipoarabino-mannane que l'on
avait pas avant. On va voir des chaînes que le peptidoglycane traverse. On va avoir aussi des structures arabinogalactanes qui viennent s'enchâsser sur la partie peptidoglycane. Au dessus, on va retrouver des acides
mycoliques. On les a en chaînes. Et on va voir aussi des glycolipides phénoliques.
Donc la chaine peptidoglycanique est la même, mais sur la partie extérieure qui se retrouve directement avec
l'environnement de la bactérie, on aura des chaines glycaniques . C'est pourquoi on n'aura pas les mêmes
sensibilités.
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Exemple : L'éthambutol un antituberculeux, joue sur le transfert des acides nicoliques et il y a une inhibition de la
synthèse des arabino galactanes ce qui fait que l'on ne peut pas brancher cet ensemble. Donc il y aura tout de
même une sensibilité car on aura le peptidoglycane seul sans le reste des chaines.
L'éthambutol ne servira à rien sur un pour un staphylocoque traditionnel par exemple, il est vraiment spécifique à
certaines bactéries.
IV)
Ouverture de septum
Quand une bactérie doit être observée en action au microscope, on la met en présence de substrat et avec certains
fluorochromes pour bien observer les détails.
A)
Observation de la bactérie Echerichia Coli
Elle a la forme d'un bacille
Au départ, avant la division de la bactérie, elle est de petite taille, puis de nouvelles
unités viennent s'ajouter à un endroit bien précis de la bactérie pour agrandir le
bacille.
B)
Observation de la bactérie Staphylococcus Aureus
Sa forme est plus circulaire, on appelle cela un cocci
Sur les cocci il y a différents plans où on allonge la bactérie. Les bactéries en cours d'allongement prennent une
forme « cocco-bacillaire »
C)
Observation de la bactérie Streptomyces Venezuelae
Cette bactérie est très allongée en longueur.
Il y a plusieurs allongements qui correspondent à chaque endroit à une complication de l'ADN.
Il y a des allongements à plusieurs niveaux ici mais ils représentent pas plusieurs allongements sur une seule
bactérie mais plutôt des allongements qui se forment alors que la bactérie n'a pas encore fini totalement sa division
précédente.
L'allongement et la formation de septum prend peu de temps, la duplication a lieu en presque 2 heures.
V)
Éléments distinctifs entre GRAM +, GRAM – et les mycobactéries
A)
Éléments spécifiques aux GRAM +
L'épaisseur de peptidoglycane des GRAM+ est très épais, il mesure environ 80 nm.
On rappelle que le peptidoglycane est composé de feuillets les uns sur les autres, et donc il faut un système de
« pieu » pour faire tenir l'ensemble à peu près correctement.
Ces pieux sont les acides teichoïques et lipoteichoïques :
• Acides teichoïques : C'est une structure au départ de glycérol ou de ribitol
On a soit :
– une structure de glycérol associant 3 carbones et des groupements phosphates qui lient ces différentes
structures de glycérol
– Une structure de ribitol , on a quelque chose de chargé donc, une possibilité d'interface avec l'extérieur
•
Acides lipoteichoïques : C'est une structure lipidique qui fait interface entre la membrane plasmique et la
couche de peptidoglycanes
Il y aura un contact possible entre la zone hydrophobe = la membrane plasmique, et des constituants de type
hydrophiles. Il y a donc une possibilité d'interface avec l'extérieur.
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Il y a des dérivés possibles, des résidus de glucose, des AA qui vont pouvoir augmenter la charge. Mais au final la
charge globale des acides teïchoiques sera négative.
On aura donc la capacité de garder la bactérie sur des résines cationiques puisque globalement la bactérie aura une
charge négative
B)
Éléments spécifiques aux GRAM -
Ils ont une quantité de peptidoglycanes très inférieure : 3 nm
Ils ne possèdent pas d'acides teichoïques ni lipoteichoïques.
Ces Gram négatifs vont quand même proliférer car ils possèdent une membrane externe au dessus du
peptidoglycane.
La membrane externe est composée :
– au moins d'une monocouche phospholipidique
– d'une structure complexe : le lipopolysaccharide (LPS)
On va trouver une membrane plasmique , une monocouche phospholipidique et au dessus de celle ci le LPS.
Ce LPS est composé de 3 unités, allant de l'intérieur vers l'extérieur :
– Un lipide A : Constitué de 3 acides gras
– Un corps : C'est l'intérieur, composé de cétodeoxyoctonate qui est spécifique des GRAM - (+++)
– Un antigène O (AgO): Retrouvé chez les entérobactéries et il est important du point de vue diagnostique
car une même bactérie, peut présenter différentes versions de ce gène.
Ca veut dire que l on a une variabilité au sein d'une même espèce. Donc d'un point de vu chimique on va
avoir des chaines oligosaccharidiques variables alors que c'est au sein de la même espèce .
Exemple : Escherichia Coli , on a toute une série de sérotypes qui vont répondre à des anticorps différents. En
Allemagne il y a eu une infection par les concombres ( graines germées) , c'était très dangereux et ça touchait
surtout les femmes, touchées par des pyélites ( insuffisances rénales) de même qu'il y avait une grande
résistance aux antibiotiques
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On a un problème parce qu'on a un assemblage de tous ces constituants chez les GRAM – qui le rend totalement
hydrophobe.
Donc pour pouvoir faire passer un certain nombre de produits, la bactérie possède des porines (trimères de
protéines), qui vont créer des canaux pour faire passer des constituants
Exemple : du glucose, des petites molécules chargées etc
Mais les antibiotiques peuvent aussi passer à travers de ces porines , ce qui est un problème pour les bactéries.
Donc à la base les β-lactamines peuvent facilement traverser les porines pour détruire la bactérie, mais à cause du
fait que l'on va sélectionner, on va trouver le mutant qui a fournit les porines un peu différent.
C'est un problème pour la bactérie parce que non seulement cela empêche le passage des antibiotiques mais cela
empêche aussi le passage des substrats donc ils n'arrivent plus à faire de nouvelles bactéries
Donc c'est un système qui sert à faire passer les composants. Ainsi, il en faut un certain nombre, moins on en
aura, moins la bactérie se développera. Plus on en aura , plus elle va proliférer
Mais c'est aussi un mécanisme de résistance, donc
– d'un autre côté moins la bactérie en a mieux c'est , tant pis si d'un point de vue population elle se
développe moins
– mais quelque part, elle a intérêt à réguler sa production pour permettre une entrée constante de substrat.
Dans cette structure il nous manque des « pieux » comme l'acide teichoïque et lipoteichoïque chez les GRAM +.
Ce sont des protéines intrinsèques qui joueront un rôle similaire.
Mais entre deux, on a toujours des lipoprotéines entre les protéoglycanes et la monocouche de phospholipides.
On a alors quand même des lipoprotéines qui vont permettre que la structure tienne : ce sont les lipoprotéines de
Braun.
ATTENTION : si on veut traiter quelqu'un contaminé par Escherichia Coli, on veut le stériliser, il vaut mieux
faire une bactériostase, c'est à dire le booster un peu pour qu'il fasse le ménage seul en utilisant ses
macrophages etc, plutôt qu'une stérilisation bactérienne.
Parce que la structure est peu stable par rapport a du solide de type GRAM + donc avec un peu de pénicilline
on peut choquer la bactérie et la tuer.
c'est problématique à cause du lipide A qui est l'endotoxine. On va donc chercher lors d'une NFS, si il y a de
l'endotoxine libre circulante, si c'est le cas , on ne peut pas injecter de pénicilline car il y a une augmentation de
température immédiate : C'est le ligand d'un récepteur ( les TLR4 ) qui en se fixant, provoquent une synthèse de
TNF et la température augmente très vite et on peut en mourir
Le soucis actuellement est le syndrome métabolique qui anticipe l'obésité et le diabète, si on mange trop de
lipides, on va capter les bactéries GRAM – et vont passer avec les chylomicrons, rester très longtemps dans le
sang circulant et cela va induire une inflammation.
C)
Paroi de mycobactérie
Le peptidoglycane n’était déjà pas le même mais il
va en plus falloir rajouter un certain nombre de
choses.
On part de la membrane plasmique avec le
peptidoglycane modifié,
Il est pas très épais et plutôt de type GRAM
négatif.
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Depuis la membrane plasmique on va retrouver
– Des lipoarabinomannanes : Ce sont des structures de type oligosaccharidiques qui vont partir
– Des arabino-galactanes (AG) qui partent du peptidoglycane
– Des acides glycoliques qui sont au dessus des arabino-galactanes et viennent en contact avec ceux ci
– Au dessus on va avoir avec des glycolipides phénolés
– Ensuite des acides mycoliques, parfois ces acides mycoliques vont être remplacés par des acides
mycocérosiques.
Voilà pourquoi on ne pouvait pas utiliser la coloration de Gram, qui était une coloration à froid.
En phase alcoolique, tous les glycolipides auraient pu être solubilisés permettant à la fuschine de passer
Le problème est qu'il faut beaucoup plus d'énergie que celle disponible à température ambiante d'où l'importance
du chauffage et de passer par la formule acide.
Cela n'est que comme ça qu'on arrivera à passer d'où la même coloration des mycobactéries que les GRAM -.
Pour résumer
–
–
–
VI)
GRAM + : beaucoup de peptidoglycanes, quelques pieux avec des acides teichoïques et lipoteichoïques.
GRAM - : peu de peptidoglycanes et une structure monocouche phospholipidique avec au dessus un
lipopolysaccharide, des lipides vers l'intérieur et les oligosaccharides vers l'extérieur.
mycobactéries : on les retrouve principalement en intracellulaire.
L'appareil nucléaire
L’appareil nucléaire est un organite intercellulaire qui diffère entre une bactérie et une cellule eucaryote car il n’y a
pas de système membranaire contrairement au noyau
Cependant, il y a bien des acides nucléiques de type ADN et de type ARN, ce qui marque la différence avec les
virus qui sont des parasites chez les cellules eucaryotes
Il existe des bactéries intracellulaires pour lesquelles la paroi est un peu différente, dans le cas de la bactérie on
retrouvera de l'ADN et de l'ARN, en particulier des ARNs 23S, 5S et 16S
L’ADN peut être sous la forme chromosomique : le nombre de chromosomes chez une bactérie sera au nombre
d'un, même s’il y a quelques bactéries de l’environnement qui peuvent avoir 2 chromosomes
A)
Les chromosomes
Donc les bactéries qui viennent de l’environnement ont parfois plus d’informations génétiques, souvent sous
formes de 2 chromosomes avec une longueur de chromosome beaucoup plus confortable
Exemple : on peut avoir 25% de plus, ainsi sur les séquence du génome, quand la bactérie vient de
l’environnement, il y a une charge génétique plus importante au niveau du chromosomes
Les bactéries qui nous intéressent vont aussi avoir des moyens de développer quelques choses en plus mais ça sort
par le biais d’un morceau d’ADN extra chromosomique : le plasmique
Il y a donc 2 types d'ADN :
–
l'ADN constant , qui est gros (2,5 millions de paires de base)
–
le plasmique, qui est tout petit (10% de la taille totale du chromosomes, très variables,)
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B)
Paroi bactérienne
Les plasmides
Le plasmide est lié au monde des procaryotes, il s’agit de petits morceaux plus ou moins codants et qui sont donc
très variables.
On en trouve de toutes les tailles :
-
Il y a en des très petits : les Cryptiques
-
Il y en des très grands qui peuvent atteindre jusqu’à 10% de la taille du chromosome, et qui vont permettre
à la bactérie d’exprimer transitoirement un certain nombre de fonctionnalités :
Exemple : la résistance à l’antibiotique
Car ces morceaux codants supplémentaires vont coder pour des protéines qui sont des enzymes de types
β-Lactamases qui vont dégrader la pénicilline (ou β-lactamine)
Ce qui fait que quand on ingère de la pénicilline pour lutter contre un germe, et bien on aura plus la
quantité nécessaire au moment d’arriver à la bactérie sensible car la pénicilline aura été dégradée par la
βlactamase produit par les cellules qui coopèrent dans la défense
Un des transferts qu’on a suivit ces dernières années parce qu’on utilise l'antibiothérapie au niveau de l’élevage :
On sélectionne les bactéries avec une compétence particulière, qu’on ingère, et au bout d’un certain temps on
récupère dans nos bactéries une partie de ces informations.
C’est d’ailleurs comme ça qu’on a récupéré le Résistome : grâce à une partie de plasmide
Maintenant on utilise les plasmides chez certains eucaryotes et autres depuis quelques années
C)
Les ribosomes
Les ARN nous intéressent surtout d’un point de vue de classification entre cellules eucaryotes et cellules
procaryotes. On a bien les 3 types comme de l’ARN ribosomal et l’ARN de transfert.
Ce sont les ARNr qui nous intéressent le plus pour pouvoir comparer une cellule eucaryote d’une cellule
procaryote car ils n’ont pas les mêmes coefficients de densité entre ces 2 types cellulaires.
Quand on fait une extraction d’ARN, on commence par faire la sédimentation : On obtient alors au départ les
ribosomes qui avec du chlorure de césium vont laisser une certaine distance à la surface qui est liée à la densité :
-
Chez la bactérie : le ribosome en activité est de 70s (où s étant l’unité de Svedberg)
Quand on est pas en phase de production, on peut séparer le chromosome en 2 sous unités :
•
le 50s
•
le 30s
Ce sont des coefficients de densité et qui une fois séparés vont un peu gonfler parce qu’il s’agit d’une
association d’ARN nucléosomal donc de protéines (ce qui explique que 50 + 30 ≠ 70)
-
Chez les procaryotes : le ribosome en activité est de 80s
Ensuite, quand on regarde à l’intérieur même des 2 sous unités du ribosome chez la bactérie, on voit que :
-
Le 50s est constitué d’une série de polypeptides mais surtout d’un ARN 23s et d’un ARN 5s
-
Le 30s est constitué lui d’un ARN 16s : C’est cet ARN 16s qui nous intéresse le plus car chez les
eucaryotes c’est un ARN 18s
A partir du moment où on a su séquencer, on a fait les ADN complémentaires de ces ARN et on a vu qu’on avait
des zones communes à toutes les bactéries et des zones variables qui vont nous servir pour faire la classification de
la bactérie.
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Paroi bactérienne
En effet sur ces zones variables on peut mettre des amorces qui nous permettront d’amplifier l’ARN de certaines
bactéries.
Ces gènes variables sont appelés gène de ménage et ce sont donc eux qui nous permettent de classifier les bactéries
entre elles. On a donc une approche dite phylogénique car on va considérer la correspondance et la différence entre
2 sortes.
C’est vraiment l’ARN 16s qui nous intéresse le plus car on a moins de classification basée sur le 23s. Quand on
négocie une nouvelle espèce de bactérie, on donne la séquence de l’ARN 16s.
Pour résumer :
Ce qui diffère l’appareil nucléaire par rapport au noyau d’une cellule eucaryote, c’est :
-
L’absence de membrane qui va vraiment faire la différence
-
Le fait qu’au niveau des ARN ribosomaux on a l’ARN 23s, 5s et 16s ( différent de l'ARN 18s pour les
eucaryotes)
VII)
La spore
La spore est un élément très important pour l’hygiène alimentaire et pharmaceutique.
Le problème avec cette structure est sa résistance à la température, qui gêne la qualité des préparations.
La spore n’est pas une structure commune à toutes les bactéries, on ne la trouve que dans certaines bactéries.
Il y a 2 genres de spore :
-
Le Genre Bacillus : pour lequel on trouve l’espèce Anthracis : c’est un Bacille Gram+ ce qui signifie que
sa paroi sera bleue, il a un taux de peptidoglycanes très important et est très peu sensible à l’air, il est donc
dit aérobie.
-
Le Genre Clostridium : C’est un bacille Gram+ mais contrairement au genre Bacillus, il est sensible à
l'oxygène de l'air (20%) : on parle donc d’anaérobie stricte
Ici on va retrouver un certain nombre de pathogènes, notamment
o
Le Clostridium perfringens, il produit beaucoup de toxines dont une entérotoxine responsable de
l’entérocolite qui touche principalement les nouveaux-nés
o
Le Clostridium botulinum
o
Le Clostridium tétanique.
ATTENTION : Se sont toujours les bacilles Gram+ qui font des spores !
A)
La structure de la spore
C’est une structure avec beaucoup de membranes pour empêcher l’eau
de rentrer donc la spore peut rester pendant des milliers d’années sans
être dégradée
Exemple: les momies conservent une traçabilité des gènes car elles
sont pleines de spores
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1)
Paroi bactérienne
Schéma 5 : la spore libérée de sa bactérie
La spore est constituée de 6 éléments commun à toutes :
-
A l’intérieur on trouve une zone plus réfringente, la Chromatine : C’est l’ADN avec un peu d’ARN.
-
La membrane sporale est la première structure membranaire
-
La paroi sporale
-
Le cortex
-
La tunique interne
-
La tunique externe
Puis on trouve une 7ème couche qui n’est présente que chez certaines spores :
-
L’exosporium qui est une espèce de voile plus ou moins important donc rend la membrane moins ronde
que les autres
Il s’agit d’une structure protéique de style collagène. Le problème c’est que l'on est capable de capter
certaines spores au niveau intestinale plus facilement que d’autres, justement à cause de ce voile
B)
Les constituants
Par rapport à la bactérie, on va avoir des constituants légèrement différents
1)
Les constituants communs :
–
A coté de cette zone réfringente qu’est la chromatine, on retrouve une série d’enzymes, de façon à ce
qu’ensuite une fois la spore réhydratée, celle ci peut se remettre à fonctionner normalement.
–
Une fois la spore réhydratée, on retrouve aussi de l’ARN mais en quantité inférieure par rapport à l’ARN
de la cellule native
On a pas besoin de beaucoup d’ARN car la spore ne fait pas grand chose, elle ne bouge pas, mais c’est
simplement une forme de résistance
–
L’ADN correspond à l’ADN de la bactérie donc il est sous forme d’un seul chromosome mais qui peut
parfois être au nombre de 2 en fonction de la dynamique et de la croissance : Sur une population de spore,
on a environ 1,3 chromosome donc 30% de spores qui ont 2 chromosomes
–
La membrane sporale : elle a les mêmes constituants que la bicouche plasmidique donc on retrouve les
phospholipides et les hopanoïdes
–
La paroi sporale est Gram+ donc on retrouve des structures de type peptidoglycanique avec à coté des
acides teichoïques
2)
Les constituants spécifiques :
Ces constituants spécifiques de la spore vont lui permettre de créer ses différentes couches et d’expulser l’eau :
–
Des protéines riches en groupement S-H qui vont faire des ponts disulfures entre 2 protéines : Ces
protéines apparaissent au moment de la pré-spore donc au moment où elle est encore dans la bactérie : au
moment donc où on a déjà formé les tuniques et autres, et où on voit en même temps apparaître la
thermorésistance.
–
La concentration en lipides sera plus importante que dans la bactérie car l’eau est expulsée
–
Des structures de type acide N succinylglutamique qui vont participer à la résistance à la température
mais qui sont liées aussi à la perte en eau.
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2016-2017
Paroi bactérienne
–
L’Acide dipicolinique qui a un rôle central dans la résistance à la température et à la perte en eau
–
Des protéines α-β-SASP (= Small Acide Soluble Protéine) qui vont apparaître au moment où on observe
la résistance à la température. Elles évitent la déstabilisation de l’ADN au moment de l’augmentation de la
Température :
Plus il y a de spore, plus il y a des SASP donc il va falloir monter en température pour déstabiliser ces protéines
qui protègent l’ADN
La concentration en calcium est fondamentale pour permettre à un certain nombre de structures d’exister
C)
Le cycle sporal
1)
La sporulation
Ce cycle sporal commence avec la bactérie,
Exemple : le Bacillus, au début est bleu et trapus. Puis on voit apparaître une zone de réfringence qui est une zone
qui ne prend pas la coloration. A ce niveau là de la spore, on a pas encore toutes les tuniques et parois, mais on a
commencé à les faire :
-
On a commencé à utiliser les unités de membrane plasmique pour enserrer les chromosomes
-
On a commencé à synthétiser les unités peptidiques pour faire la paroi
-
On a commencé à accumuler de quoi synthétiser des protéines, l’acide N succinylglutamique et l’acide
dipicolinique
Ce qui correspond à environ 40 gènes qu’il a fallut mobiliser pour l’ensemble des synthèses
de créer les différents systèmes membranaires
qui vont permettre
Ce n’est pas à ce moment là que la bactérie se divise, mais c’est au moment où on apporte un peu moins d’eau
libre mais un certain nombre de stress pour essayer de s’en débarrasser comme du NaCl : Si on met des produits
de type sel, on va favoriser une perte en eau qui au départ n’est pas favorable à la bactérie mais qui l’est pour la
spore
Les stress divers et variés vont induire une réponse de la bactérie et donc la transcription des spores, il faut éviter
que la bactérie fasse beaucoup de spores et donc, il ne faut pas stresser la bactérie finale mais la bactérie en cours
de croissance c'est pour cela qu'il faut connaître le cycle de réplication de la bactérie.
Si on regarde 24h après le début de la culture, on voit quelque chose réfringent avec une petite paroi qui est rose :
c’est un bacille Gram - .
Sous cette forme toute l’eau a été expulsée et plus rien ne rentre : la spore est juste une forme de résistance.
A ce niveau là ,on a plus de réplication d’ADN ni de production car les enzymes sont inactifs dû au manque d’eau.
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2)
Paroi bactérienne
La germination
Le problème est que la spore va pouvoir germer : après la sporulation, on va avoir la germination où une spore
va donner une bactérie
Dans une spore on retrouve tous les éléments nécessaires pour faire une bactérie mais sous la forme inactive.
Pour qu’il puisse être actif, il faut
–
déstabiliser ses parois membranaires
–
et que l'on fasse rentrer quelques molécules d’eau : c’est ce qu’on peut faire avec des ultrasons, des rayons
X, des stress thermiques
C’est en déstabilisant la spore que l’eau rentre et on se retrouve alors avec une bactérie où toutes les parois et
tuniques de la spore ne persistent pas, mais où la membrane sporale va grandir pour pouvoir mettre les unités
phospholipidiques et la paroi sporale va faire de même pour reprendre la forme de bâtonnet d’un Bacillus ou d’un
clostridium : il n’y a pas d’intervention de l’ADN présent, il faut simplement que les enzymes travaillent
Ensuite la bactérie se divise et reprend son cycle de réplication, division…
Spore = système membranaire avec tout à l’intérieur pour refaire une bactérie
In vivo, c’est ce qu’il se passe quand on capte une spore et qu’elle se trouve dans un milieu aussi agressif que le
sang car les cellules qui défendent notre système vont aller s’attaquer à la spore,
Il y a l'exosporium qui possède une structure semblable au collagène, il n'est pas normal d'avoir du collagène
circulant dans le sang donc les cellules vont aller le capter ce qui va créer un environnement stressant qui favorise
la germination
Il faut vraiment calculer la bonne dose d’antiseptique ou même de température pour être sporicide le plus possible.
C'est le problème qu'on veut dépasser à l'hôpital : on voudrait une assurance sporicide en empêchant la
germination et déstructurer l'ADN.
Quand on a de la chaleur humide, on tue à des températures inférieures à des chaleurs sèches :
Pour réussir à tuer en chaleur sèche sans vaporisation d'eau, il faut passer à 180 degrés.
Pour réussir à tuer en chaleur humide , il faut passer à 120 degrés.
Exemple : On pourrait croire que dans le sable il n'y a pas de spores vu qu'il n'y a pas d'eau du tout, mais au contraire,
le sable est bourré de spores. Quand on cautérise le cordon ombilicale avec du sable, on ne fait pas quelque chose de
stérile : on met pleins de spores dessus.
Le sable doit être stérilisé avant d'être utilisé car c'est une réserve de spores, le tétanos néo-natal intervient dans
des pathologies à la naissance ou on va utiliser le cordon ombilical. Pour le cautériser on le plonge dans du sable
mais le sable n'étant pas stérile il peut renfermer du clostridium tétanique.
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