MOYEN D ETUDE. microscopie optique (G fois) état frais. bleu de méthylène

Transcription

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2 MOYEN D ETUDE microscopie optique (G fois) état frais bleu de méthylène

3 MOYEN D ETUDE microscopie électronique (G >10000 fois)

4 Quelques caractères distinctifs des procaryotes et eucaryotes

5 DEFINITION D'UNE BACTÉRIE

6 LES PRINCIPAUX ELEMENTS LES ENVELOPPES 1. La capsule 2. Le glycocalyx 3. La paroi 4. La membrane plasmique LES CONSTITUANTS DU CYTOPLASME LA SPORE BACTÉRIENNE

7 La capsule Ce constituant inconstant est le plus superficiel. Sa mise en évidence s'effectue par coloration négative (le colorant, encre de Chine ou Nigrosine est repoussé par la capsule et apparaît en clair sur fond noir).

8 La capsule Constitué de polysaccharides acides (sucres sous forme d'acides uroniques tel l'acide galacturonique, l'acide glucuronique, mais aussi sous forme de sucres phosphorés), ce composant est lié à certains pouvoirs pathogènes, car il empêche la phagocytose. Elle peut se trouver à l'état soluble dans les liquides de l'organisme (emploi dans le diagnostic = recherche d'antigène soluble). Elle intervient dans l'identification infra-spécifique. Ce typage est une des méthodes de reconnaissance des épidémies. Les polymères capsulaires purifiés sont la base de certains vaccins (Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae).

9 Le glycocalyx Ce sont des fibres polysaccharidiques ou polymères extrêmement fréquents entourant la bactérie et difficiles à visualiser en microscope électronique. Le feutrage des fibres de glycocalyx est constant dans le cas de bactéries vivant en biofilm dans les conditions naturelles. Il est responsable de l'attachement des bactéries aux cellules (cellules buccales, respiratoires...) ou à des supports inertes (plaque dentaire sur l'émail dentaire, biofilms sur les cathéters, ou encore les prothèses dans le cas de bactéries d'intérêt médical). Il protège les bactéries du biofilm de la dessiccation, sert à concentrer ou modifier les éléments nutritifs exogènes et rend les bactéries résistantes: antiseptiques, désinfectants, antibiotiques. Chez certaines espèces bactériennes des quantités importantes de glycocalyx sont synthétisées (cas de Pseudomonas aeruginosa ou de Streptococcus mutans) et engluent les cellules bactériennes. Le glycocalyx est alors appelé «slime».

10 fimbriae ou pili pili communs structures plus grosses, protéiques, fibrillaires et rigides permettent l'attachement spécifique des bactéries sur les cellules, phase essentielle dans certains pouvoirs pathogènes (Escherichia coli de certaines infections urinaires).

11 Les pili sexuels, plus longs mais en nombre plus restreint (1 à 4) que les pilis communs sont codés par des plasmides (facteur F). Ils jouent un rôle essentiel dans l'attachement des bactéries entre elles au cours de la conjugaison. Ces pilis sexuels servent également de récepteurs de bactériophages spécifiques.

12 Cils ou flagelles flagellines. Antigéniques structure complexe. organes de locomotion monotriches lophotriches péritriches

13 La paroi. Définition: enveloppe rigide assurant l'intégrité de la bactérie, responsable de la forme des cellules. protège des variations de pression osmotique. absente chez les Mollicutes (Mycoplasma). peptidoglycane, enveloppe la plus interne commune à toutes les parois bactériennes. hétéropolymère composé de chaînes glucidiques reliées les unes aux autres par des chaînons peptidiques (pentapeptide). La macromolécule réticulée tridimensionnelle est ainsi constituée et sa solidité dépend de l'importance des interconnexions. La paroi de la bactérie est ainsi une unique macromolécule. Un exemple de mise en évidence après un traitement antibiotique de type ß- lactamine

14 La paroi peptidoglycane

15 peptidoglycane

16 Peptidoglycane : synthése

17 Peptidoglycane : synthése

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24 Cils ou flagelles flagellines. Antigéniques structure complexe. organes de locomotion monotriches lophotriches péritriches

25 La composition variant selon l'espèce ou le groupe bactérien, il a été possible de distinguer des affinités tinctoriales différentes par la coloration: Gram + et Gram -.

26 Chez les bactéries à Gram positif, il y a de nombreuses couches de peptidoglycane qui représentent jusqu'à 90 % des constituants de la paroi bactérienne. Celle-ci contient aussi un feutrage (10 à 50 % du poids sec de la paroi) d'acides teichoïques (polymères du glycérol ou du ribitol phosphate) associés étroitement au peptidoglycane et faisant parfois saillie à la surface de la bactérie. Certains, les acides lipoteichoïques, sont placés transversalement. et s'enfoncent jusqu'à la membrane cytoplasmique. En général il n'y a pas ou peu de protéines dans la paroi des bactéries à Gram positif. Parmi les exceptions, notons la protéine A de Staphylococcus aureus

27 Chez les bactéries à Gram négatif, Le peptidoglycane est en couche mince peu dense (< 15 % du poids sec). L'autre constituant essentiel est un lipide complexe (A) couplé à la glucosamine et à des résidus phosphore qui est amphiphile, possédant une partie hydrophobe et une hydrophile. Il y a analogie entre les appellations «endotoxine», «lipide A» et «membrane externe». Sur les résidus glucosamine, des polysaccharides complexes sont fixés et forment la partie la plus externe de la paroi. Ils sont essentiels pour la physiologie bactérienne dans les processus de pénétration de nutriments ou de toxiques, ils sont spécifiques de sous-espèces ou de types et comportent des sucres originaux: antigènes O. Se trouvent enchâssées des protéines (porines) qui assurent la cohésion de la membrane, une liaison avec le peptidoglycane et des fonctions diverses de perméabilité sélective ou non. d'autres protéines servent aussi à la captation d'ions (fer), ou de vitamines (facteurs de croissance)

28 Rôle de la paroi La paroi confère à la bactérie sa morphologie véritable. Elle constitue le squelette externe de la bactérie et représente 25 à 35 % du poids total de la bactérie. La paroi contient la pression osmotique interne. Sans paroi, les bactéries prennent une forme sphérique appelée protoplaste s'il s'agit d'une bactérie à Gram positif, ou sphéroplaste s'il s'agit d'une bactérie à Gram négatif. Les bactéries peuvent survivre sans paroi et même se multiplier (on les appelle alors formes L) à condition d'être placées dans un milieu dont la pression osmotique est équilibrée avec la pression osmotique qui règne à l'intérieur de la bactérie. Elle joue un rôle déterminant dans la coloration de Gram. Chez les bactéries à Gram positif, la paroi bloque l'extraction du violet de gentiane et de l'iodure par l'alcool alors qu'elle ne bloque pas cette extraction chez les bactéries à Gram négatif..

29 Rôle de la paroi Elle joue un rôle déterminant dans la spécificité antigénique des bactéries. Elle est le support de l'action de certains enzymes exogènes (lysozyme) ou endogènes (autolysines) et de certains antibiotiques, notamment les bêtalactamines (pénicillines) qui inhibent la synthèse du peptidoglycane. (PLP = trans, carboxy peptidases Le lipopolysaccharide (LPS) et le peptidoglycane sont capables d'activer le complément par la voie alterne ce qui libère, entre autre, les fractions C3a et C5a (effet chimiotactique) et C3b (effet opsonisant par les récepteurs des phagocytes pour le C3b) qui jouent un rôle important dans la défense non spécifique contre l'infection

30 Rôle de la paroi La paroi confère à la bactérie sa morphologie véritable. - L'absence de paroi est habituellement létale pour les bactéries (Mollicutes exceptés). Les bactéries dépourvues d'enveloppes extérieures sont les «formes L» et les protoplastes, suite à l'action des antibiotiques (ßlactamines) ne semblent pas avoir un intérêt médical.

31 La membrane plasmique

32 La membrane plasmique Les fonctions principales perméabilité sélective et transport des substances solubles à l'intérieur de la bactérie : la membrane est à la fois une barrière osmotique et un lieu de transport actif grâce à des perméases ; fonction respiratoire par transport d'électrons et phosphorylation oxydative dans les espèces bactériennes aérobies (rôle équivalent à celui des mitochondries des eucaryotes) ; excrétion d'enzymes hydrolytiques, qui dégradent les polymères en sous-unités suffisamment petites pour pouvoir traverser la membrane cytoplasmique et être importés dans la bactérie ; support d'enzymes et de transporteurs de molécules impliqués dans la biosynthèse de l'adn, des polymères de la paroi et des lipides membranaires.

33 LES CONSTITUANTS INTERNES Appareil nucléaire (chromosome)

34 L'ADN extra-chromosomique (cf. génétique) Le facteur sexuel ou facteur F assure le transfert de fragments de chromosome bactérien par conjugaison (appariement de deux bactéries). Les plasmides de résistance aux antibiotiques (ou facteurs R) Ils portent des gènes qui confèrent aux bactéries la résistance à divers antibiotiques. Au contraire de la résistance conférée par une mutation chromosomique, la résistance conférée par un plasmide peut concerner des antibiotiques appartenant à plusieurs familles si le plasmide porte plusieurs gènes de résistance. La résistance codée par les gènes plasmidiques est souvent liée à la production d'enzymes qui inactivent les antibiotiques. Les gènes peuvent être organisés dans le plasmide au sein de transposons.

35 Ribosomes Constitués d'arn et de protéines, les ribosomes bactériens comportent deux sous-unités (30 S, 50 S). Fonctionnellement il y a deux sites essentiels pour la synthèse des protéines : le site aminoacyl qui accueille l'acyl-tarn et le site peptidyl qui accueille la chaîne d'aminoacides en cours de constitution. Sont particulièrement présents à proximité de la membrane cytoplasmique, site de synthèse de la paroi et des protéines exportées. Ils n'ont pas la structure des ribosomes de cellules supérieures expliquant la spécificité propre au monde bactérien. Des antibiotiques perturbent la synthèse des protéines à leur niveau (Tétracyclines)

36 LA SPORE BACTÉRIENNE Les bactéries appartenant à certains genres, notamment le genre Bacillus et le genre Clostridium, sont capables de former des endospores. Les bactéries sporulées subissent un cycle de différentiation en réponse aux conditions d'environnement : en l'absence d'aliments, une spore se forme à l'intérieur de chaque bactérie et est libérée lorsque la bactérie s'autolyse. La spore est une cellule bactérienne au repos, hautement résistante à la dessication, à la chaleur et aux agents chimiques. Replacée dans des conditions nutritionnelles favorables, la spore germe et redonne une bactérie identique à celle qui lui a donné naissance. La spore est donc une forme de résistance aux conditions défavorables de vie, avec conservation de toutes les aptitudes génétiquement déterminées.

37 LA SPORE BACTÉRIENNE

38 LA SPORE BACTÉRIENNE

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40 La taxonomie (on dit aussi taxinomie) est la science qui en Biologie étudie la classification des êtres vivants. De par la diversité des êtres vivants rencontrés, ce classement est très difficile à effectuer et en fait, il n'est pas "arrêté", mais en constante évolution, au fur et à mesure que de nouvelles études et de nouvelles découvertes sont réalisées. schématiquement les trois grands domaines d'êtres vivants, dérivant tous semblerait-il, d'un ancêtre commun : - Les archaebactéries (ou archéobactéries) - les bactéries (ou eubactéries) - les eucaryotes

41 Représentation schématique d'un arbre philogénétique obtenu à partir de données moléculaires. [comparaison de séquences nucléiques inter-espèces (ARNs ribosomiques)]

42 Les bactéries peuvent être classées selon leurs caractères : biochimiques (classification en biotypes ou biovars) antigéniques (classification en sérotypes ou sérovars) pathogéniques (classification en pathotypes ou pathovars) enzymatiques (classification en zymotypes ou zymovars) de sensibilité aux antibiotiques (classification en antibiotypes) de sensibilité aux bactériophages (classification en lysotypes ou lysovars) moléculaires : identification de l ADN par ribotypie, hybridation ADN-ADN, hybridation ADN- ARN,séquençage de l ARN ribosomique, etc

43 La classification bactérienne n est pas forcément bien adaptée à la pathologie. En bactériologie médicale, on peut classer les bactéries selon une classification clinique : les bactéries sont la cause de grands syndromes (méningites, endocardites ) ou selon une classification pathogénique : maladies dues à une même bactérie (staphylocoques, mycobactéries ) ou un même mécanisme pathogénique (toxi-infections ).

44 Les bactéries peuvent aussi être classées selon : la plus usité la coloration de Gram la morphologie la mobilité la capacité à sporuler la température de croissance les besoins nutritionnels le mode respiratoire la capacité de photosynthèse l utilisation des différentes sources de carbone ou d azote le G+C% du génome.

45 Classification : Les organismes procaryotes (Procaryotae) regroupent les organismes unicellulaires ne présentant pas de noyau individualisé, c'est à dire les Bactéries et les Archaebactéries. Les Eucaryotes (Eucarya) regroupent quand à eux l'ensemble des organismes unicellulaires ou multicellulaire à noyau individualisé. Le rêgne (Procaryotae) est le premier niveau de classification. Vient ensuite le domaine (), le phylum, la classe, l'ordre, la famille, le genre, et l'espèce. Cette dernière constitue l'unité de classification. Toutefois, il est souvent nécessaire de subdiviser une espèce en différentes sousespèces (subspecies).

46 Ex. classification du colibacille : - règne : Procaryotae - domaine : Bacteria - phylum : Proteobacteria - classe : Gammaproteobacteria - ordre : Enterobacteriales - famille : Enterobacteriaceae - genre : Escherichia - espèce : Escherichia coli L'on notera que les noms latins s'écrivent en italique et qu'au niveau de la dénomination d'une espèce, le nom du genre prend une majuscule : Escherichia, ce qui n'est pas le cas du nom de l'espèce : coli. On emploi souvent la notation suivante E. coli, ou le nom du genre est représenté par l'initiale.

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