BTS Bioanalyses et Contrôles

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1. Le monde microbien

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: Le monde microbien

Chapitre n 1 : Le monde microbien

Chapitre n 1

: Le monde microbien

: Le monde microbien

Chapitre n 1

Chapitre n 1

La microbiologie est l tude des organismes trop petits pour tre vus lSil nu, les micro-organismes.

Leur taille est g n ralement inf rieure un millim tre : il doivent tre observ s au microscope

(photonique ou lectronique) et cultiv s dans des milieux permettant leur croissance et leur isolement. La

microbiologie est divis e en plusieurs branches, en fonction du type de microbe tudi (figure 1).

Figure 1 : les diff rentes branches de la microbiologie

Quelques rep res historiques&

" Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) observe et d crit en 1676 des micro-organismes gr ce

un microscope quil a lui-m me construit. Il emploie le terme animalcules pour qualifier les

diverses formes pr sentes dans des chantillons deau, des d coctions de foin ou dans la salive.

" En 1798, Jenner introduit le vaccin contre la variole.

" En 1857, Louis Pasteur (1822-1895) d montre que la fermentation du sucre en acide lactique est

due un micro-organisme. Il participe la remise en cause de la th orie de la g n ration

spontan e (apparition dorganismes vivants partir de mati re non vivante).

" En 1876, Robert Koch (1843-1910) d montre que le charbon est d Bacillus anthracis. Il cultive

des bact ries sur de la g latine, puis d couvre lagent de la tuberculose (le bacille de Koch :

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Mycobacterium tuberculosis). Les postulats de Koch sont publi s pour la premi re fois en 1884.

" En 1884, Hans Christian Gram (1853-1928) d veloppe une technique de coloration qui est encore

aujourdhui la plus utilis e dans l' tude et la classification des bact ries.

" La premi re dition du manuel de Bergey est publi e en 1923.

" En 1928, Griffith d couvre la conjugaison bact rienne.

" En 1929, Fleming d couvre la p nicilline.

" En 1952, Zinder et Lederberg d couvrent la transduction g n ralis e.

" En 1961, Jacob et Monod proposent le mod le de lop ron pour la r gulation des g nes.

" En 1979, de linsuline recombinante est synth tis e par Escherichia coli.

" En 1982, le vaccin contre lh patite B est obtenu par des techniques de g nie g n tique.

1. Classification des tres vivants

1.1. Larbre phylog n tique des tres vivants (Figures 2 et 3)

Les tres vivants peuvent tre divis s en deux groupes :

"

les organismes procaryotes, dont l'organisation cellulaire est simple, c'est dire sans noyau,

l'ADN portant l'information g n tique est directement au contact du cytoplasme. Les bact ries

appartiennent ce groupe ;

"

les organismes eucaryotes, dont l'organisation cellulaire comprend un noyau contenant

l'information g n tique, port e par l'ADN des chromosomes.

Les procaryotes sont s par s en deux groupes tr s diff rents :

"

"

les eubact ries,

les arch obact ries.

Les eucaryotes sont eux-m mes r partis dans trois r gnes :

"

"

"

les champignons (Fungi),

les plantes (Plantae),

les animaux (Animalia).

Les organismes eucaryotes unicellulaires ( protistes ) suivent cette classification. Il sagit :

" des algues unicellulaires, dont les cellules ressemblent aux cellules v g tales,

" des protozoaires, dont les cellules ressemblent aux cellules animales,

" des levures, dont les cellules ressemblent aux cellules des champignons.

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Figure 2

Figure 3 : Arbre phylog n tique universel du vivant :

repr sentation simplifi e tablie partir de l tude comparative des ARNr 16S et 18S.

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Chez les virus, labsence de structure cellulaire, de m tabolisme et de croissance fait quon ne peut les

consid rer comme des tres-vivants.

1.2. Classification des eubact ries

La classification des bact ries a t profond ment remani e avec lav nement des techniques de biologie

mol culaire. Les crit res ph notypiques (aspect macroscopique des colonies, morphologie et structure

cellulaires, conditions de culture, caract res biochimiques, antig niques&) sont progressivement

remplac s par des crit res mol culaires (GC%, hybridation, tude des ARNr&).

La classification en deux divisions, bact ries Gram positives et bact ries Gram n gatives, est

d sormais obsol te (m me si la coloration de Gram reste un l ment fondamental du diagnostic au

laboratoire). Les eubact ries (domaine Bacteria) sont actuellement r parties en 23 phylums !

Le tableau ci-dessous, tout en s parant les bact ries Gram n gatives et positives, donne la position

taxonomique des genres bact riens les plus connus. On constate que les mycoplasmes (Mycoplasma,

Ureaplasma), bact ries sans paroi, appartiennent aux Firmicutes (bact ries peau dure ).

BACTERIES GRAM NEGATIVES

BACTERIES GRAM POSITIVES

BXIII. Phylum Firmicutes

1. Clostridia

Clostridium, Peptostreptococcus, Eubacterium

2. Mollicutes

Mycoplasma, Ureaplasma, Erysipelothrix (?)

3. Bacilli

Bacillus, Listeria, Staphylococcus, Lactobacillus,

Enterococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactococcus

BXIV. Phylum Actinobacteria

Actinomycetales

Actinomyces, Micrococcus, Brevibacterium,

Corynebacterium, Mycobacterium, Propionibacterium,

Streptomyces

Bifidobacteriales

Bifidobacterium, Gardnerella

BXII. Phylum Proteobacteria

1. Alphaproteobacteria

Acetobacter, Rickettsia, Rhizobium, Bartenella, Brucella

2. Betaproteobacteria

Burkholderia, Alcaligenes, Bordetella, Neisseria

3. Gammaproteobacteria

Xanthomonas, Stenotrophomonas, Francisella, Legionella,

Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Alteromonas,

Vibrio, Enterobacteriaceae, Pasteurella, Haemophilus

4. Deltaproteobacteria

5. Epsilonproteobacteria

Campylobacter, Helicobacter

BXVI. Phylum Chlamydiae

Chlamydia, Chlamydophila

BXVII. Phylum Spirochaetes

Borrelia, Treponema, Leptosipra

BXX. Phylum Bacteroidetes

Bacteroides, Flavobacterium

BXXI. Phylum Fusobacteria

Fusobacterium

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1.3. Larbre phylog n tique des Procaryotes (Figure 4)

Figure 4 : Arbre phylog n tique des procaryotes

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1.4. Comparaison entre cellules eucaryote et procaryote

EUCARYOTES

PROCARYOTES

Figure 5

Figure 6

Pr sence dun noyau limit par une

Pas de noyau, mais une r gion nucl aire diffuse

enveloppe nucl aire

(nucl o de)

Plusieurs chromosomes lin aires (visibles au

Chromosome circulaire (en g n ral unique)

moment de la division cellulaire)

ADN li des histones

ADN li des prot ines basiques

Pr sence de mitochondries, de REG,

Pas de mitochondrie, de REG, dappareil de

dappareil de Golgi, de chloroplastes (chez

Golgi, de chloroplaste

les v g taux)

Ribosomes cytoplasmiques 80S

Ribosomes 70S

Absence de peptidoglycane dans les parois

Pr sence de peptidoglycane dans la paroi (chez

les eubact ries seulement)

2. Les microorganismes eucaryotes

2.1. Les microalgues

Les algues unicellulaires sont capables, comme les v g taux sup rieurs, d'utiliser la lumi re comme

source d' nergie. Elles sont autotrophes et pratiquent la photosynth se, gr ce leurs pigments, dont le

plus important est la chlorophylle.

La classification des algues ne tient pas compte de leur caract re unicellulaire ou pluricellulaire : elle est

avant tout bas e sur la composition en pigments.

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" Rhodophycophytes (Figure 7 : Porphyridium)

Les Rhodophycophytes ou algues rouges comportent quelques esp ces unicellulaires immobiles mais

la plupart sont pluricellulaires. Ces algues contiennent de nombreux pigments (chlorophylles a et d,

carot no des, phyco rythrine, phycocyanine, phycobilines), ce qui leur permet dabsorber la lumi re,

m me plus de 100 m tres de profondeur ! Les algues rouges sont connues pour les polym res quelles

produisent (agar, carragh nanes&).

Figure 7 : photographie et structure de Porphyridium

" Pyrrophycophytes (Figure 8 : Alexandrium)

Les Pyrrophycophytes ou dinoflagell s sont des organismes des eaux douces, des eaux saum tres et

marines temp r es et chaudes. Leurs pigments sont les chlorophylles a et c, carot nes et xanthophylles.

Ces algues poss dent deux flagelles et sont g n ralement entour es d'une th que cellulosique. Il existe de

tr s nombreuses esp ces de dinoflagell s, dont certaines sont luminescentes tandis que dautres sont

toxiques (Dinophysis, Gymnodinium).

Figure 8 : photographies dAlexandrium

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" Euglenophycophytes

Retrouv s principalement dans les eaux douces riches en mati res organiques, les eugl nes sont

galement proches des protozoaires car certaines esp ces sont capables de se nourrir par absorption de

mol cules organiques voir m me par phagocytose ! Ils poss dent un ou deux flagelles ins r s dans un

r servoir, invagin dans la cellule. Les esp ces photosynth tiques contiennent des chlorophylles a et b, du

b ta-carot ne et des xanthophylles.

Figure 9 : photographie et structure dune eugl ne

" Chrysophycophytes

Les diatom es (ou Bacillariophyceae) sont des Chrysophycophytes unicellulaires prot g es par une

coque siliceuse (la frustule) et se d placent par mission de mucus. Les diatom es forment la majeure

partie du plancton dans les mers froides et constituent donc les principaux producteurs primaires de ces

r gions. Leurs pigments sont les chlorophylles a et c, carot no des et xanthophylles.

Figure 10 : photographie dune diatom e pennale

Figure 11 : Ochromonas

Figure 12 : Ochromonas (structure)

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Les Chrysophyceae (figures 11 et 12) sont surtout des algues d'eau douce. La plupart sont

photosynth tiques mais il existe quelques esp ces d pourvues de chloroplastes. De nombreuses esp ces

ont la possibilit de se nourrir de mani re h t rotrophe. Ces algues poss dent un flagelle ant rieur et un

flagelle post rieur.

" Chlorophycophytes

Les Chlorophycophytes ou algues vertes sont r parties dans de nombreux ordres. Les

Chlamydomonas (figure 13) sont mobiles gr ce deux flagelles identiques et poss dent un organite

sensible la lumi re, le stigma, localis dans lunique chloroplaste. Les pigments des algues vertes sont

les chlorophylles a et b, carot nes et xanthophylles

Figure 13 : photographies et structure de Chlamydomonas

2.2. Les protozoaires

Les protozoaires sont des organismes unicellulaires h t rotrophes, dont la structure est proche de celle

des cellules animales. D pourvus de paroi, leur membrane plasmique est donc directement au contact du

milieu ext rieur, dans lequel ils doivent puiser leurs nutriments. Les protozoaires sont extr mement

diversifi s tant au niveau des structures cellulaires que du point vue cologique. La classification des

protozoaires est complexe. Seuls quatre groupes importants sont abord s ici.

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GROUPES

Exemples

Photographies

Rhizopodes

Entamoeba histolytica et E. coli,

Les amibes forment des

responsables de diarrh es et de

prolongements cytoplasmiques,

douleurs abdominales, suite la

les pseudopodes, servant la

consommation d'eau

locomotion et la nutrition.

contamin e.

Flagell s

Trypanosoma, responsable de la

Ils poss dent un ou plusieurs

maladie du sommeil.

flagelles permettant leur

Leishmania, parasite

d placement.

intracellulaire qui envahit

surtout les globules blancs et les

Figure 14 : Entamoeba histolytica

organes lympho des (rate,

mo lle rouge, ganglions

lymphatiques).

Trichomonas vaginalis,

responsable dinfection

urog nitales (leucorrh es).

Giardia lamblia, parasite

intestinal responsable de

Figure 16 : Trypanosoma brucei

Figure 17 : Trichomonas vaginalis

Figure 15 : structure dun flagell

diarrh es.

Cili s (ou infusoires )

Les param cies occupent de

Les cellules sont recouvertes de

nombreux milieux, notamment

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cils dont les battements

les eaux stagnantes. Ce sont de

permettent la locomotion,

grandes cellules (>150 m) avec

apportent les particules

deux noyaux, (un petit et un

alimentaires et renouvellent le

grand). Balantidium coli est

dioxyg ne.

Sporozoaires

responsable de dysenterie.

Figure 18 : Paramecium caudatum

Plasmodium falciparum, agent

Ce sont des parasites

du paludisme.

intracellulaires, dont le cycle

Toxoplasma gondii, responsable

comprend plusieurs phases.

de la toxoplasmose.

(Pneumocystis carinii(cid:1) myc te ?)

Figure 19 : Plasmodium vivax

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2.3. Les champignons microscopiques

2.3.1. Morphologie et structure cellulaire

Lorganisation cellulaire des champignons est appel e le thalle. Chez les champignons microscopiques,

le thalle peut tre unicellulaire (levures) ou filamenteux (moisissures). Certaines levures sont toutefois

capables de former des structures filamenteuses (pseudomyc lium) dans certaines conditions (figure 20).

Les levures ont une taille g n ralement comprise entre 10 et 50 m. Leur forme peut tre sph rique,

ovo de, allong e, cylindrique& Leur thalle est dit l vuriforme.

Figure 20 : Morphologie des levures

La membrane plasmique, riche en ergost rol, est prot g e par une paroi rigide et paisse (figure 21)

constitu e principalement de polyosides (dont la chitine, polym re de N-ac tyl glucosamine).

Figure 21

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Le cytoplasme, de pH gal 5, contient de nombreuses enzymes, des r serves (glycog ne) et des

organites (figure 22) : r ticulum endoplasmique (ER), appareil de Golgi (G) mitochondries (M), vacuoles

(Va) et ribosomes. Le noyau (N) contient 17 chromosomes chez Saccharomyces cerevisiae.

Figure 22 : Saccharomyces cerevisiae

Les moisissures sont pluricellulaires : les filaments, plus ou moins ramifi s, sont appel s hyphes.

Lensemble des hyphes constitue le myc lium. Chez les Phycomyc tes, les cellules ne sont pas s par es

par des cloisons transversales : le thalle est dit coenocytique (ou siphonn ). Chez les Septomyc tes,

le thalle est cloisonn (ou sept ). Dans ce cas, des perforations assurent la communication entre les

cellules (figure 23).

Figure 23

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2.3.2. Classification

Les levures et les moisissures appartiennent au r gne des Myc tes (Fungi). La classification est bas e sur

le cloisonnement des hyphes et des caract res morphologiques observ s lors de la reproduction sexu e

(tableau ci-dessous).

Classe

Myxomyc tes

Oomyc tes

Zygomyc tes

Ascomyc tes

Basidiomyc tes

Deut romyc tes

(Fungi imperfecti)

Cloisonnement

Reproduction sexu e

Particularit s / Exemples

non

non

non

oui

oui

oui

oui

moisissures visqueuses plasmodiales

oui (oospores)

Plamopara viticola (mildiou de la vigne)

oui (zygospores)

Mucorales : Mucor, Rhizopus, Absidia

oui

Saccharomyces, Kluyveromyces, Hansenula ;

(ascospores)

Neurospora, Aspergillus fumigatus, A. nidulans

oui

nombreux champignons macroscopiques :

(basidiospores)

Agaricus bisporus, Coprinus&

Absente

(ou inconnue)

Candida, Cryptococcus, Rhodothorula,

Brettanomyces ; Geotrichum, Penicillium,

Aspergillus flavus, A. niger

2.3.3. Multiplication v g tative

Cest un mode de reproduction asexu : elle est assur e par la production de spores qui se diff rencient

partir de cellules v g tatives.

Chez les levures, le bourgeonnement (figure 22) est le mode de division le plus fr quent. Apr s la

mitose, la cellule fille (plus petite que la cellule m re), se d tache et laisse une cicatrice visible au

microscope lectronique balayage. La localisation du bourgeonnement varie selon les esp ces (polaire,

lat ral&). Chez certaines levures (Schizosaccharomyces), une cellule parentale se divise en deux cellules

filles par constriction centrale et formation dune nouvelle paroi (scission : figure 24a).

Chez de nombreuses moisissures, la fragmentation des hyphes peut donner naissance de nouveaux

individus. Lisolement de cellules par clivage de la paroi cellulaire permet la formation darthrosposres

ou thallospores (figure 24b).

La colonisation des milieux par les champignons est assur e par la production de spores de

diss mination :

" blastospores, produites par bourgeonnement de cellules m res v g tatives dun pseudomyc lium (figure 24d) ;

"

"

chlamydospores, structures de r sistance poss dant une paroi paisse (figure 24c) ;

sporangiospores, form es chez les Mucorales (Mucor, Absidia, Rhizopus) lint rieur dune cellule v g tative

diff renci e, le sporange, et lib r es par clatement de ce sac lorsquil est mature (figure 24e) ;

"

conidiospores (ou conidies), produites lextr mit dun conidiophore par des organes de fructification :

st rigmates chez Aspergillus, phialides chez Penicillium (figure 24f). Chez Fusarium, les spores sont pluricellulaires

(macroconidies : figure 24g).

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Figure 24 : reproduction asexu e et types de spores chez les Myc tes

2.3.4. Reproduction sexu e

La reproduction sexu e implique la fusion de deux cellules haplo des r le de gam tes, et entra ne la

formation dun zygote diplo de. Certaines esp ces sont autofertilisantes et produisent des gam tes

sexuellement compatibles sur le m me myc lium. Chez dautres esp ces, un croisement entre individus

diff rents (not s + et ) est n cessaire.

Chez les Myc tes, il y a souvent un d calage entre la fusion des cytoplasmes (plasmogamie) et la fusion

des noyaux (caryogamie). Il existe donc un stade dicaryote, dans lequel les cellules contiennent deux

noyaux haplo des s par s, provenant de chacun des deux parents (figure 25).

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Figure 25

Exemple 1 : chez les Mucorales (Zygomyc tes)

Les hyphes des Zygomyc tes sont coenocytiques et contiennent de nombreux noyaux haplo des. La reproduction sexu e

appara t g n ralement si les conditions environnementales deviennent d favorables : elle intervient alors entre deux souches de

types sexu s compatibles + et . Des hyphes forment des projections appel es progam tanges, sous linfluence dhormones

produites par chacun des deux partenaires. Les progam tanges murissent en gam tanges qui fusionnent pour former un zygote

dur paroi paisse appel zygospore. Apr s une p riode de dormance plus ou moins longue, lorsque les conditions de

croissance deviennent favorables, la zygospore subit la m iose au moment de la germination (figure 26).

Figure 26

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Exemple 2 : chez les levures ascomyc tes (figure 27)

Figure 27

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3. Les microorganismes procaryotes : les bact ries

3.1. Formes et groupements

La taille dune bact rie est de lordre du microm tre (1 m = 10-6 m). Les plus petites bact ries ont une

taille similaire celle des plus grands virus tandis que les plus grandes atteignent la taille de certaines

algues unicellulaires. Quelques exemples :

  • Mycoplasma pneumoniae
  • Escherichia coli

0,2 m

1 x 2 m

  • Treponema pallidum (Spiroch te)

0,1 x 10 m

  • Oscillatoria (Cyanobact rie)

7 m

Les bact ries les plus communes se pr sentent sous deux formes :

-

-

sph rique : il sagit des coques (ou cocci) ;

cylindrique (en b tonnet) : il sagit des bacilles, les bacilles courts extr mit s arrondies sont

des coccobacilles.

Les spiroch tes ont une forme spiral e, les actinomyc tes sont filamenteux (comme le myc lium des

moisissures).

Selon leur mode de division, les esp ces bact riennes forment des arrangements caract ristiques appel s

groupements, observables au microscope photonique, et utiles au laboratoire pour le diagnostic

(figure 28).

Figure 28 : formes et groupements chez les bact ries

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3.2. Structure cellulaire

Une cellule bact rienne est compos e d l ments constants, pr sents chez quasiment toutes les bact ries,

et d l ments facultatifs, observ s ou non en fonction des esp ces (tableau ci-dessous et figure 29).

Les l ments constants

Les l ments facultatifs

Le chromosome bact rien (constitu d'ADN)

La spore (forme de r sistance)

Le cytoplasme (le "liquide cellulaire")

La capsule (couche entourant la paroi)

Les ribosomes (pr sents dans le cytoplasme)

Les flagelles (permettant aux bact ries de se d placer)

La membrane plasmique (d limitant la cellule) Les pili sexuels (intervenant dans la conjugaison)

La paroi (enveloppe rigide prot geant la cellule) Les fimbriae (r le dadh sion aux cellules de l'h te)

Figure 29

3.2.1. La paroi

La coloration de Gram permet la mise en vidence de deux grands types de bact ries : les bact ries dites

Gram positives dune part, les bact ries Gram n gatives dautre part. Les premi res apparaissent

violettes au microscope photonique, color es par le complexe violet de gentiane lugol ; tandis que les

secondes apparaissent roses, car le violet combin liode t limin par l thanol puis la fuchsine a

permis la contre coloration. Les constituants de la paroi d terminent le degr de perm abilit l thanol

de la paroi. La microscopie lectronique et lanalyse chimique ont permis de r v ler larchitecture et la

composition des deux types de paroi (figure 30).

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Figure 30 : structure compar e des deux types de paroi bact rienne

La paroi des bact ries Gram positives est paisse et homog ne. Elle est constitu e principalement de

peptidoglycane. Des polyosides, les acides teicho ques et lipoteicho ques (associ s la membrane

plasmique par liaison avec les glycolipides) traversent cette couche de peptidoglycane. Dautres

polyosides (polyoside C chez les streptocoques) ou des prot ines (prot ine M chez les streptocoques,

prot ine A et r cepteur du fibrinog ne chez Staphylococcus aureus) peuvent tre associ s la paroi.

La paroi des bact ries Gram n gatives est plus complexe : une fine couche de peptidoglycane est

recouverte par une membrane externe. La lipoprot ine de Braun est li e au peptidoglycane par liaison

covalente dun c t , elle est enfouie dans la membrane externe par son extr mit hydrophobe de

lautre c t . La membrane externe est constitu e dune double couche de phospholipides, de

lipopolysaccharides (LPS) et de prot ines (OMP : outer membrane protein ) permettant le passage de

petites mol cules, les porines. Le LPS correspond lendotoxine des bact ries Gram n gatives.

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Le LPS est constitu de trois parties

(figure 31) :

  • la cha ne lat rale O, contenant

de nombreuses unit s osidiques

r p t es

et

d terminant

la

sp cificit antig nique (antig ne

O),

  • le polysaccharide central (ou

core ),

  • le lipide A, ench ss dans la

membrane externe et support de

la toxicit de la mol cule.

Figure 31

Le constituant commun toutes les parois des eubact ries est le peptidoglycane. Cest une

macromol cule constitu e (figure 32) :

  • dun polym re de N-ac tyl glucosamine (NAG) et dacide N-ac tyl muramique (NAM),
  • de t trapeptides reli s au polyoside par le NAM ;
  • de ponts interpeptidiques reliant les t trapeptides entre deux polyosides.

Figure 32

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Le peptidoglycane est synth tis par des enzymes situ es dans le cytoplasme, la membrane plasmique et

lespace p riplasmique. Certaines de ces enzymes, appel es prot ines liant la p nicilline (PLP ou PBP),

sont la cible des antibiotiques de la famille des -lactamines (p nicillines et c phalosporines), qui

inhibent donc la synth se du peptidoglycane. Les transpeptidases, qui assurent la r ticulation entre les

cha nes, font partie des PLP.

Pour mettre en vidence les fonctions de la paroi, on peut utiliser le lysozyme pour d truire le

peptidoglycane (par hydrolyse au niveau liaisons -1,4 entre NAM et NAG). On obtient par ce

traitement des protoplastes avec des bact ries Gram positif, des sph roplastes avec des bact ries

Gram n gatif, lorsque les cellules sont plac es dans des conditions isotoniques ou hypertoniques. Les

protoplastes obtenus avec Bacillus subtilis (grand bacille Gram positif) sont globuleux : il ont perdu leur

forme. Plac s dans un milieu hypotonique, les protoplastes sont rapidement d truits par lyse osmotique,

contrairement aux cellules pourvues dune paroi. Cette exp rience permet daffirmer que la paroi

conf re la bact rie sa forme et sa r sistance en milieu hypotonique.

La paroi poss de galement des propri t s antig niques (Ag O du LPS, polyoside C, prot ine M, acides

teicho ques&), contient des sites de fixation des bact riophages (virus bact riens)&

3.2.2. La capsule (figure 33)

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Lobservation au microscope photonique dune suspension bact rienne en pr sence dencre de Chine,

r v le chez certaines esp ces (Streptococcus pneumoniae, Klebsiella sp., Bacillus anthracis, certaines

souches dE. coli&) la pr sence dun halo clair et brillant autour des cellules. Cette enveloppe

suppl mentaire, si elle est dense et compacte, est appel e capsule. Chez les bacilles Gram n gatif, cela

se traduit macroscopiquement sur milieu solide par la formation de colonies de type M ( muqueux ).

La nature chimique de la capsule est g n ralement polyosidique : acides polyaldobioniques (ose + acide

uronique) chez le pneumocoque, polym re de glucose et de rhamnose chez Clostridium perfringens&

Chez les Bacillus par contre, la capsule est de nature polypeptidique (acide poly-D-glutamique chez B.

anthracis).

Figure 33

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La nature des constituants de la capsule (polyosides ou polypeptides) d termine la sp cificit

antig nique dune souche bact rienne, d sign e par son s rotype (ou s rovar). Chez Streptococcus

pneumoniae, il existe 84 types capsulaires diff rents, les pathologies humaines tant g n ralement dues

au s rovars 19, 6, 23 et 14. Chez les ent robact ries capsul es (Klebsiella, E. coli), lantig ne capsulaire

est appel Ag K. Chez certaines salmonelles (Salmonella Typhi, S. Paratyphi C et S. Dublin), il existe un

antig ne de surface (ou microcapsulaire ) d nomm Ag Vi, qui masque lantig ne O (il est donc

d truit par chauffage avant la recherche de lantig ne O).

Le pouvoir pathog ne du pneumocoque est li la pr sence dune capsule. En effet, linjection de

pneumocoques capsul s une souris entra ne une septic mie mortelle en 24 heures. La m me exp rience

avec des pneumocoques non capsul s nentra ne pas dinfection. Cette diff rence de virulence sexplique

essentiellement par le fait que les bact ries capsul es r sistent la phagocytose (et lopsonisation).

Dautres fonctions sont attribu es la capsule :

-

-

-

-

adh sion aux surfaces (milieux naturels et h tes animaux) ;

r sistance aux bact riophages ;

r sistance la dessiccation ;

r sistance certains agents antimicrobiens&

La couche S est une enveloppe polypeptidique plus fine que la capsule retrouv e chez certaines bact ries

Gram positif (Bacillus) et Gram n gatif (Aeromonas). Ses r les sont similaires ceux de la capsule.

3.2.3. Les polym res extracellulaires

Les polym res extracellulaires (exopolysaccharides essentiellement) ne sont pas toujours organis s en

structure compacte comme pour la capsule. Ils peuvent prendre la forme dun glycocalyx, pellicule qui

assure ladh sion aux surfaces ou lattachement entre bact ries (de la m me esp ce ou non) dans les

biofilms (plaque dentaire, bact ries intestinales, obstruction ou corrosion de conduits&). Les

exopolysaccharides bact riens ne restent pas toujours li s la surface cellulaire, ils peuvent tre lib r s

dans le milieu environnant. Le tableau ci-dessous propose quelques applications industrielles de la

production de polym res microbiens.

Polym res

Micro-organismes producteur

Applications

Cellulose

Acetobacter xylinum

Production de membranes acoustiques

Curdlane ( -1,3 glucane)

Agrobacterium, Rhizobium

Gel alimentaire

Pullulane ( -D-glucane)

Aureobasidium pullulans

Film demballage alimentaire

Gellane

Xanthane

Dextrane

Vari s

Sphingomonas paucimobilis

Agent g lifiant dans les produits cosm tiques

Xanthomonas campestris

Additif alimentaire

Leuconostoc mesenteroides

Agent d floculant pour lindustrie du papier

Lactococcus, Lactobacillus

Industrie laiti re (viscosit du produit ferment , pr biotiques)

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3.2.4. Les endospores (figure 34)

Certaines bact ries (Bacillus, Clostridium) sont capables de former une unit sph rique ou ovale, dou e

dune grande de r sistance des environnements hostiles. Les spores bact riennes sont relativement

difficiles colorer, mais leur observation au microscope photonique est possible, lorsquelles sont encore

pr sentes dans les sporanges (cellule v g tative dans laquelle la spore est form e) :

-

-

l tat frais, la spore est fortement r fringente lint rieur de la cellule m re ;

apr s coloration de Gram, la spore appara t incolore alors que le reste de la cellule est violet

(parfois rose, m me chez les bacilles Gram positif) ;

-

apr s coloration chaud au vert de malachite puis contre coloration la fuchsine, la spore est

verte alors que le reste de la cellule est rose.

La position de la spore dans le sporange peut tre centrale, subterminale, ou terminale. Si le diam tre

de la spore est sup rieur au diam tre de la cellule m re, la spore est dite d formante.

La microscopie lectronique permet la r v lation de lultrastructure de la spore : lappareil nucl aire,

baignant dans le cytoplasme sporal, est prot g par plusieurs enveloppes :

-

-

-

-

-

la membrane plasmique ;

la paroi (constitu e principalement de peptidoglycane) ;

le cortex, couche paisse compos e de peptidoglycane et de dipicolinate de calcium ;

les tuniques (interne et externe), de nature prot ique, imperm ables et r sistantes ;

lexosporium, couche externe non essentielle, compos e de lipoprot ines.

Figure 34

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Les d tails du cycle sporal sont donn s dans la figure 35. La sporulation, d clench e par des facteurs

environnementaux (appauvrissement du milieu en nutriments, accumulation de substances d favorables

pour la croissance&), conduit la formation dune spore libre contenant un g nome identique celui de

la cellule m re mais dont les activit s m taboliques sont en sommeil : la spore est dormante, jusqu

ce que les conditions redeviennent favorables. Cependant, le lever de la dormance nintervient que si les

tuniques sporales sont partiellement rompues par un agent m canique, physique ou chimique

(activation), afin de permettre la r hydratation de la spore (initiation).

Figure 35 : le cycle sporal

Les spores bact riennes sont pauvres en eau (seulement 15 20 % du poids de la spore, 80 % pour une

cellule v g tative). Cet tat d shydrat leur conf re une grande r sistance la chaleur (les prot ines et

les acides nucl iques r sistent fortement la d naturation thermique dans ces conditions). Le dipicolinate

de calcium, pr sent dans le cortex, contribue cette thermor sistance. Un chauffage prolong 100 C

est insuffisant pour liminer les spores bact riennes. La destruction des spores de Clostridium botulinum

nest obtenue quau bout de 20 minutes 120 C avec la chaleur humide (10 minutes 180 C avec la

chaleur s che). La pr sence de spores de bact ries pathog nes (Clostridium botulinum, C. perfringens, C.

tetani, C. difficile, Bacillus cereus, B. anthracis) dans les h pitaux ou les industries alimentaires pose

donc probl me compte tenu des difficult s rencontr es pour les liminer.

Les spores assurent la survie des bact ries face dautres traitements physiques ou chimiques : elles sont

capables de r sister aux ultra-violets, aux rayons X, aux d sinfectants, antiseptiques et antibiotiques& La

dur e de vie dune spore bact rienne est tr s longue : plusieurs dizaines plusieurs centaines dann es !

Les endospores bact riennes, formes de r sistance, ne doivent pas tre confondues avec les spores des

moisissures ou des Actinomyc tes (bact ries filamenteuses), qui sont des formes de diss mination.

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3.2.5. Les flagelles

De nombreuses bact ries sont mobiles car elles disposent dun (ou plusieurs) appendice(s) locomoteur(s),

le(s) flagelle(s). Un flagelle, dont le diam tre est denviron 20 nm et dont la longueur est comprise entre

10 et 20 m, est constitu (figure 36) :

  • dun corps basal, lui m me form dun axe central et de deux ou quatre anneaux reli s la

membrane plasmique ou la paroi ;<...