Les cours de taxonomie bactérienne.pdf

Taxonomie bactérienne
Dr.Chentli A.
1
2020-2021

Chapitre I
Introduction à la systématique
2

I. Définitions
3
-Systématique : Science de la classification des êtres vivants. Elle étudie leur diversité biologique
et les relations qui existent entre eux. Elle comprend trois disciplines distinctes : la classification,
la nomenclature et l’identification.
- La classification (Taxonomie ou taxinomie : du grec taxis: arrangement et –nomos :lois) :
La science des lois de la classification. Elle permet de regrouper les organismes vivants en
taxons selon leur similitude et leur parenté évolutive.
-La nomenclature : consiste à attribuer un nom conventionnel à chaque taxon distinct, en
respectant un ensemble de règles. (code international de nomenclature des bactéries).
-L’identification (détermination) = consiste à intégrer des souches bactériennes à l’un des
taxons, préalablement définis sur la base de la comparaison de leurs caractères spécifiques
respectifs.
-Taxon= Des ensembles d’organismes vivants, apparentés sur la base de critères suffisamment
spécifique pour leur permettre d’être à la fois reconnaissables et distincts des autres groupes.
« groupes de classification d’organismes différents mais phylogénétiquement apparentés. » »
-Phylogénie= Science de l’évolution génétique dans le temps d’une bactérie parmi toutes les
autres. Elle permet de regrouper les organismes selon leurs liens de parenté.

II. Importance de la taxonomie
• Il y a quatre intérêts majeurs pour classer les
microorganismes:
- Le classement organise une « banque de données » sur les
microorganismes,
-Permet la description de groupes d'organismes distincts et
reconnaissables, « « permet d’identifier les micro-
organismes pour mieux les utiliser ou les exploiter (ceux qui
sont bénéfiques) ou bien pour mieux s’en protéger et de les
contrôler (ceux qui sont pathogènes). »
-Indispensable pour identifier un nouvel isolement,
-Donne accès à la phylogénie (c- à -d les liens de parenté entre
les différents organismes).
4

III. Principes de taxonomie
III.1. les unités de classification
Rangs taxonomiques
• L’unité de base de la classification = l’espèce.
• Les êtres vivants sont classés selon une classification hiérarchique à 7
rangs:
Espèce – Genre – Famille – Ordre – Classe – Phylum – Domaine
• Contrairement au domaine des Eucarya, où plusieurs phylums forment un
règne, dans le domaine des Archaea et Bacteria; il n’y a pas de règnes
définies
• On utilise parfois des échelons intermédiaires : sous-embranchement, sous
famille (tribu), sous espèce.
6

Les différents groupes de classification de tout rang sont appelé taxons
« De l’espèce au phylum, les caractères communs sont de moins en moins nombreux »

L’ espèce bactérienne
• Ensemble de souches qui partagent de nombreuses propriétés stables
(morphologiques, biochimiques et génétiques) et diffèrent des autres
groupes de souches.
• La définition actuelle est basée exclusivement sur l’analyse de caractères
génomiques (ADN total), et excluent tout caractère phénotypique.
• L’espèce bactérienne regroupe l’ensemble des souches considérées
comme suffisamment proches de la souche type de l’espèce pour y être
assimilées.
• La souche type de l’espèce ayant été au préalable clairement définie par
les caractères génomiques et déposée comme souche de référence.
11

-Critères d’espèce :
• Hybridation ADN/ADN à Tor
• Stabilité thermique des hybrides
• Séquençage de l’ARNr 16S
• La détermination du G + C %
 Il est recommandé d’établir les caractères phénétiques d’identification de
la nouvelle espèce.« Ces critères sont à établir pour la souche type de
toute nouvelle espèce bactérienne »
12

Souche bactérienne
• La souche = un clone=la descendance exclusive d’une bactérie
mère unique (isolat de culture pure).
• Les souches d'une même espèce peuvent différer les unes des
autres par une différence mineure mais identifiables.
• Les souches d’une même espèce sont identifiées par l’ajout d’un
numéro au nom de l’espèce (E. coli K12).
• Une espèce comprend donc plusieurs souches qui se différencient
par des caractères secondaires
13

-Une espèce comprend donc plusieurs souches qui se différencient par des
caractères secondaires
-Des subdivisions de l’espèce sont proposées par rapport à différents caractères
spécifiques :
• Biotypes (Biovars) : caractères biochimiques
• Les biovars sont des souches qui se différencient par des moyens biochimiques de
la souche type.
• Sérotypes (Sérovars) : caractères antigéniques
• Pathotypes (pathovars) : facteurs de pathogénicité
• Lysotypes (Lysovars) : la sensibilité aux phages
• Zymotypes (Zymovars) : des capacités enzymatiques
• Antibiotypes (Antibiovars) : sensibilité aux antibiotiques
14

III.2. la nomenclature bactrienne
• On distingue deux catégories de noms : Les noms informels,
noms spécialisés ( les noms scientifiques des taxons )
Par exemple : Colibacille = nom informel
-E.coli O157 :H7, nom spécialisé.
On parlera de l’espèce E. coli du genre Escherichia de la famille
des Enterobacteriaceae .
• Les noms scientifiques sont des mots latins.
• Aucun signe diacritique (á, à, â, ä, ã, é, è, ê, ë, í, î, ï, ñ, ó, ò, ô, ö, õ, ú,
ù, û, ü, ø, æ...) n'est toléré et les mots ne doivent pas contenir de trait
d'union. Par exemple, on doit écrire Bacteroides et non Bacteroïdes.
15

III.2. la nomenclature bactrienne
-Règles de formation des noms : On utilise le système binomial du botaniste Carl Von Linné.
• Les noms des espèces sont formés d'une combinaison binaire : le premier terme est le nom
de genre et le deuxième terme (« une épithète »).
• Le genre : écrit en Italique. Avec sa première lettre en majuscule. Après sa première citation
dans le texte, le nom du genre est abrégé à sa première lettre suivis d’un point.
• L’espèce : écrite en Italique (ou souligné dans les livres et manuscrits). Avec sa première
lettre en minuscule. (Escherichia coli ou Escherichia coli)
• La famille : féminin, pluriel et se termine par –aceae.
• L’ordre : la terminaison « ales »
• Les noms des sous-espèces sont formés d'une combinaison ternaire commençant par
le nom d’espèce suivi par l'abréviation « subsp. » (ou ssp.) et d’un troisième terme propre à
la sous-espèce (exemple: Pseudomonas chlororaphis subsp.aurantiaca ).
• L'appartenance d'une souche isolée à un genre, sans précision de l'espèce, est notée du
nom du genre suivi de sp. (species) tant que l'isolat n'est pas identifié à une espèce.
16


III.3. les systèmes de classification
 Avant 1960 : La taxonomie classique basée sur l’étude des
caractères morphologiques et structuraux des bactéries ainsi que sur
le profil métabolique.
• Insuffisante car ces caractères phénotypiques ne traduisent qu'une
faible proportion du génome
 Dès les années 70 : Techniques d’analyses modernes basées sur
différents composés moléculaires génomiques (ADN, ARN) ou
dérivant du génome (protéines) permettent d’établir des parentés
génétiques.
 Le traitement informatique des marqueurs moléculaires a
révolutionné la taxonomie bactérienne
17


• Il existe deux grands types:
Classification artificielle
Classification naturelle
18


 Classification artificielle
Basée sur la mise en évidence d’un certains nombre de caractères phénétiques (observables)
significatifs.
 Classification naturelle
Arrange les organismes en groupes dont les membres ont en commun de nombreuses
caractéristiques (un max de critères).
-Reflète autant que possible la nature biologique des organismes.
• Il existe deux méthodes (approches) différentes:
• Phénétique (classification phénotypique)
-Groupe les organismes suivant la similitude de leurs caractères phénotypiques.
• Phylogénique (classification phylogénétique)
-Groupe les organismes selon des relations évolutives. Utilise sur des caractères génétiques.
Elle est Basée sur les marqueurs moléculaires pour leur grande stabilité évolutive /faible
variabilité.
19
La classification actuelle des bactéries et archaebactéries est naturelle (basée sur les données
phylogénétiques des bactéries et des archaebactéries par l’analyse comparative de leur ARN 16S

III.4. Méthodes de taxonomie
• Taxonomie phénotypique
• Taxonomie numérique
• Taxonomie génotypique
20

Taxonomie phénotypique
• L’identification de l’espèce repose sur la comparaison de divers caractères
phénotypiques de la souche à étudier vis à vis de ceux d’une souche de référence
C’est l’étude du phénotype: manifestation apparente du patrimoine héréditaire
• Utilisation d’un faible nombre de caractères considérés comme importants tels que :
-Aspect macroscopique des colonies ;
- Morphologie et structure de la cellule (forme, Gram, flagelle, capsule, spore…) ;
-Conditions de culture (type trophique, type respiratoire, température optimale, pH optimal, besoins
nutritionnels…) ;
-Caractères biochimiques (Mannitol, catalase, oxydase…) ;
- Sérotypie (antigènes O et H des entérobactéries…) ;
-Lysotypie (sensibilité aux phages) ;
-Antibiotypie (sensibilité aux antibiotiques).
21

Limites de la classification phénotypique
22
-La forme peut varier en fonction du milieu de culture et peut être parfois difficile à définir
-Caractères utilisés peu nombreux (une centaine au maximum) par rapport au nombre de gènes habituellement
présents chez les bactéries (5 000 environ).-Elle ne reflète qu’un nombre réduit d’information
-Les caractères étudiés peuvent être absents notamment chez les bactéries mutantes. Ex : existence de souches d’
E.coli lactose -.
-Les techniques phénotypiques ne sont pas adaptées au diagnostic des bactéries viables mais non cultivables
-La variation de la taille de l’inoculum et la durée d’incubation
- Choix des critères subjectifs (Ex. bactéries à intérêt biomédical par rapport à celles de l’environnement)
-Expression différente des caractères phénotypiques selon la température, la composition du milieu de culture
Ex. Les bactéries Gram + âgées prennent l’aspect des G- (Bacillus subtilis)

Taxonomie numérique
 Evalue (numériquement) une similitude générale en comparant de
nombreux caractères ayant chacun le même poids (morphologiques,
physiologiques, biochimiques, …).
 L’ordinateur calcule les similitudes entre les individus, et
regroupe les individus qui se ressemblent en phénons.
 Le nombre de caractères étudié varie entre 50 et 200. Le
résultat est codé de façon binaire pour chaque test (0 ou 1).
24

 Les données taxonomiques se présentent sous forme d'une matrice de données:
Tableau de N lignes (N = nombre d'individus) et n colonnes (n = nombre de
caractères).
Exemple simplifié de taxonomie numérique: matrice de données (6 souches, 20
caractères)
Traitement des résultats
25

 Calcul d’un indice numérique (prog: cluster analysis)
Pour estimer la ressemblance entre 2 souches i et j:
Coefficient de Jaccard-Sneath:
S (i,j) = coefficient de similitude entre i et j (varie de 0 à 1)
Na = nombre de caractères positifs chez i et chez j
Nb = nombre de caractères différents chez i et j.
Ex : S (S5, S6) = 4 / (4+10) = 4 / 14 = 0,3
26

 Un dendrogramme résulte de cette analyse taxonomique.
Sij › 65 % (souches du même genre)
Sij › 80 % (souches de la même espèce)
27

Dendrogramme, de quelques espèces du genre Bacillus et de genres apparentés.
28

 Limites
- Elles ne représentent qu’une faible partie du phénotype des
bactéries. Evalue seulement 5 à 20% du potentiel génétique d’une
bactérie.
- Cela entraine un codage des résultats.
29

III.5.3. Taxonomie moléculaire
Le principe:
• Puisque tous les organismes vivant sont issue d’un ancêtre
commun ; ils partagent un certains nombre de caractères
génomique
• Plus les ADN d’espèces différentes ont des séquences de
nucléotides communes et plus ces espèces sont génétiquement
apparentés .
30

 Coefficient de G+C %
 Hybridation de l’ADN
 Séquençage de l’ARNr 16S.
Taxonomie moléculaire
31

A+T/C+G varie selon espèce ….C’est le coefficient de chargaff
(A+G)/ (C+T) = 1
A/T = 1 et C/G =1
Quelque soit l’espèce d’origine, l’ADN contient toujours autant de purine que de
pyrimidine soit :
32

Taxonomie génotypique
Coefficient de G+C % (Coefficient de Chargaff)
 Ce coefficient donne le contenu d’un ADN en bases
 Le contenu en bases A-T et G-C de l’ADN est le même au
sein d’une même espèce, et différent d’une espèce à l’autre
G+C % différents = Espèces différentes
 Mais le contraire n’est pas forcément vrai : des espèces
différentes peuvent avoir des G+C % identiques = Ordre
des bases différent
Souches ayant des variations de :
G+C %  3% (même espèce)
G+C % › 10 (genres différents)
33

Coefficient de G+C %
Le GC% est déterminé par mesure de la température de fusion Tm de l’ADN
 Dénaturation de l’ADN
T°C élevées = Rupture des liaisons hydrogènes = Dénaturation
de l’ADN
Max de DO à 260 nm est atteint quand la séparation des deux
brins est totale = Effet hyperchrome
La T°C de demi-dénaturation Tm correspond à la ½ de l’effet
hyperchrome = La ½ de l’ADN en solution dénaturé
La Tm dépend du nombre de paire G-C
(G-C = Tm )
Tm est spécifique de chaque ADN car leur contenu en G-C
est variable d’une espèce à une autre 34

La détermination du GC% permet de regrouper des souches pour des études
complémentaires (hybridation ADN/ADN).
35

• Hybridation de l’ADN
Hybridation (renaturation) de l’ADN : association brins monocaténaires
= ADN bicaténaire (si les séquences de bases sont complémentaires=
homologues)
 Dénaturation in vitro : ADN bicaténaire dénaturé en solution (T°Célevée)
 Renaturation in vitro : réapariement des 2 brins ADN (refroidissement )
 Mélange d’ADNs monobrins dénaturés de souche A + souche B: peuvent
s’hybrider
 Dans le milieu d’hybridation, peut se former des :
homoduplex (A*A) et/ou hétéroduplex (A*B)
 Radioactivité sur une souche (ADN hybridé avec un seul brin marqué).
36

Remarques
• Pour reconnaître la provenance de chaque brin d'ADN
dans les hybrides: Marquage de ADN référence par un
isotope radioactif ou par une enzyme.
• Pour éviter la réassociation des brins d’ADN marqués :
utilisation de concentrations d’ADN non marqué (ADN
cible) environ 1000-5000 fois plus importante.
• La complémentarité dépend de l’homologie des séquences de
bases des brins des hybrides hétérologues.
Hybridation complète des brins ADN hétérologues (même espèce)
Hybridation partielle (espèces apparentées)
Pas d’hybridation (espèces non apparentées)
37

Hybridation ADN/ADN en milieu liquide 39

• Ide
Identification des hétéroduplex sonde –cible après capture sur un support solide
40

• Hybridation de l’ADN
Stabilité thermique des hybrides
La spécificité des hybrides est estimée par la mesure de la stabilité
thermique.
La stabilité des hybrides est donnée par la T°C de demi-dénaturation Tm(e)
(50% de l’hybride est dénaturé)
 Augmenter la température > Tor pour avoir que 50% de
dénaturation de l’hybride.
 L’hybride qui à la Tm la + grande est l’hybride le + stable
 ∆ Tm(e) : la différence de stabilité thermique entre les 2 hybrides
( hétéroduplex reconstitué et homoduplex de la référence).
∆Tm(e)  5°C (même espèce)
n.b. La stabilité thermique est directement corrélée avec le % de bases non appariées. (environ 1% de bases
non appariées pour un ∆Tm de 1°C) .
41

Hybridation de l’ADN
LIMITES :
Techniques lourdes et délicates à réaliser
42

• Séquençage des ARNr 16S
ARNm – ARNt – ARNr
L’ARNt et l’ARNm : non utilisés car non significatif /instables
 Séquençage comparatif des nucléotides des ARNr ou de leur gènes
codants dans l’ADN
Pourquoi ARNr ?
Ubiquiste+ stabilité évolutive+ des séquences identiques chez tous les
organismes vivants+ abondant dans la cellule ,facilement purifiable+
Fiabilité et rapidité de leur analyse.
 3 types d’ARNr (ARNr 16S (30S), ARNr 23S (50S), ARNr 5S (50S))
43

 ARN 16S : marqueur taxonomique moléculaire le +utilisé:
• Car: présent dans toutes les bactéries. comporte des séquences
conservées (stables)communes à des unités de taxons élevés et
des séquences variables spécifiques d’espèces.
 Comparaison de la séquence nucléotidique de l’ARNr 16S à celles
de souches déposées dans des banques de données internationales
VIA INTERNET
 Interrogation des bases de données (EMBL, GenBank et DDBJ).
 Des centres de ressources : NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/), EBI
(http://www.ebi.ac.uk/), . .
 Programmes de comparaison : FASTA et BLAST
 Retiennent les séquences les plus proches
 La tendance actuelle: travailler sur le gène correspondant.
• L’amplification par PCR présente un intérêt pour le diagnostic de bactéries
non cultivées. 44

Arbre phylogénétique universel du vivant
Cette représentation simplifiée a été établie à partir de l’étude comparative des ARNr 16S et 18S.
Source : Jean-Claude CALLEN, Biologie Cellulaire, Dunod, 1999
50

• Séquençage des ARNr 16S
2 espèces peuvent avoir des séquences ARNr 16S très proches et être
cependant très différentes par hybridation ADN/ADN.
Ex : Aeromonas trota et A. caviae (99.9% de similitude pour ARNr 16S et
30% de similitude pour l’hybridation ADN/ADN)
%homologie > 97%, le placement de 2 souches dans une même espèce ou
pas dépend des résultats de l’hybridation ADN/ADN.
51

 Définition d’une espèce :
phylogénétiquement (genomospecies) c’est le rassemblement de
souches ayant:
%’hybridation ADN/ADN >70% et Tm <5°C.
Toute description d’une nouvelle espèce devrait inclure le séquençage
de l’ARNr 16S de la souche type et s’accompagner de l’analyse des
caractères phénotypiques.
 En conclusion l’approche devrait être polyphasique ;
1) Approche numérique phénotypique
2) Approche génotypique
« pas de démarche universelle/ objectif: déterminer de manière la plus fiable une souche bactérienne ».
La démarche diagnostique: doit donc tenir compte des critères de chaque méthodologie (rapidité, spécificité, sensibilité..) et s’organiser selon la
forme de l’entonnoir en partant du plus simple et informatif au plus compliqué et précis .
52

Identification des bactéries
Approche dichotomique
Approche probabiliste en utilisant un logiciel informatique
Codage API
Obtenir une culture pure de la souche à identifier .
Une démarche de comparaison: se référer à un model
54

Identification par approche dichotomique
Limites : identification présomptive et non confirmative
Choix et ordre des tests déterminants
Résultats incertains/douteux non pris en compte : erreur de lecturefausse
identification
55

Les méthodes traditionnelles reposent sur des schémas dichotomiques. Les caractères
biochimiques sont hiérarchisés par une attribution arbitraire de poids.
Le développement de la taxonomie numérique dans les années 70 et l’apparition de la taxonomie
moléculaire (en particulier l’analyse de l’ARNr ou des ADNr) ont permis de faire évoluer cette
discipline.
56

Ces clés sont
établies en se
basant sur les
informations que
donne la 9ème
édition du
« bergey’s manual
of determinative
bacteriology »
1994, sur les
caractères
phénotypiques des
groupes bactériens.
57

Selon
« bergey’s
manual of
determinative
bacteriology »
9ème édition
1994. 58

Exemple tests d’ orientation
59

Méthodes automatisées – galeries d’identification
Système API
• Même principe que les techniques biochimiques conventionnelles.
• Version miniaturisée et standardisée.
• Cupules prêtes à l’emploi contenant le substrat lyophilisé nécessaire aux
différents tests biochimiques.
• Avantages
- standardiser les caractères biochimiques recherchés améliorer la
reproductibilité interlaboratoire en éliminant le choix subjectif des tests «
importants » pour la caractérisation.
-Limiter la variabilité technique.
-Utilisation simple.
60

Selon le type de galerie, l’inoculum et le milieu de suspension varie.
61

Exemple : LA GALERIE API 20E
1- Présentation de la galerie
Galerie de 20 microtubes prêts à l’emploi permettant de réaliser 23 tests biochimiques afin
d’identifier des bacilles Gram – appartenant à la famille des ENTEROBACTERIACEAE.
cupule
microtube contenant le milieu déshydraté
La suspension bactérienne introduite dans le tube dissout les substrats d
62

2- Préparation de l’inoculum
1 seule colonie
Prélèvement
d’une souche
pure
5 mL d’ED stérile
Suspension d’opacité 0,5 sur l’échelle
de Mac Farland
isolement
Souche pure sur GNi
63

3- Ensemencement de la galerie API 20 E
Introduire la suspension bactérienne dans chaque tube à l’aide d’une
pipette Pasteur stérile, pointe appuyée à l’intérieur et sur le côté pour
éviter la formation de bulles
Pour certains caractères:
Remplir de suspension le tube
et la cupule
CIT, VP, GEL
Remplir le tube de suspension et
recouvrir d’huile de paraffine
ADH, LDC, ODC, H2S, URE
64

4- Lecture de la galerie API 20 E
Tests négatifs
Tests positifs
Les 10 premiers tests
65

Les 10 derniers tests
Tests négatifs
Tests positifs
NR + 66

5 2 1 5 7 7 3 5
+ +
-
Code n°: 5 215 773 (55)
+
+
5
5- Identification de la souche
Se référer au catalogue pour identifier la souche à
l’aide du code
Résultats de la galerie:
Résultats reportés sur la fiche d’identification
67

Identification par approche probabiliste
( utilisant un logiciel informatique)
• L’ interprétation des résultats est basé sur le principe de l’identification
numérique (chaque caractère possède le même poids, contrairement à l'approche
dichotomique).
• Une base de donnée (tableau, base de données en ligne ou incluse dans un tableu
Excel) indique, pour chaque taxon et pour chaque caractère, sa probabilité d’être
positif.
• Utilisation de logiciels (exemple : le logiciel d'identification en ligne de l'UPBM.,
• Le nom de la bactérie est obtenu par un calcul de probabilité :
- le logiciel classe tous les résultats pour donner le ou les taxons les plus
probables
68

-test/triplets
-Résultat final= Code répertorié dans un catalogue analytique/logiciel informatique.
- Obtention du nom du taxon (espèce ou genre) le plus probable (calcul de probabilité portant sur l’ensemble
des caractères testés, « para port à la base donnée »).
Utilisation du codage API (profil numérique)
Exemple : interprétation des résultats de la galerie API 20 E (21tests) : Code à 7 chiffres
(logiciel: APIweb)
70

7
Exemple d’un extrait du catalogue de profil (galerie API 10S) 72

Limites à l’utilisation des galeries
• Leur utilisation est limitée pour l’identification de certaines souches.
• Le taux d’erreur des galeries varie entre 5 et 20% selon les galeries
considérées, comprenant les identifications incorrectes (1-15%) ou les
identifications non concluantes (3-5%).
• Systèmes fermés avec des bases de donnée limitée, leur mise à jour
que par le fabricant de la galerie (donc possibilité de non pris en
compte des nouvelles espèces) .
73

Chapitre II
La place des bactéries et des archées
dans le monde vivant
74

Classification Phénotypique du monde vivant
76

L’arbre du vivant (Woese et Fox, 1977)
• 1er groupe de procaryotes : Eubacteria (eu = vrai; bactéries proprement
dites )
• 2éme groupe de procaryotes Archaebacteria (milieux hostiles,
métabolisme particulier, primitif, 3-4 milliards d’années)
• 3éme groupe : Eucaryotes
En 1990;
Woese proposa d’enlever le suffixe bacteria au mot archaebacteria, afin
de souligner les différences évolutives profondes séparant ces deux
domaines, et les trois domaines devinrent: Archaea, Bacteria, et
Eucarya
78

Classification Phylogénétique du monde vivant
79

Construction d'arbres phylogénétiques (analyse et
comparaison séquences ADN ou protéines)
81

Aujourd’hui n’importe quelle bactérie est identifiable par la position de sa séquence
d’ARNr 16S au sein de l’arbre phylogénétique.
2 bactéries appartiennent à des espèces différentes si leurs ARNr 16S
partagent moins de 97% de similitude.
82

Les classifications actuelles
• Nouvelles espèces et/ou reclassifications
• Principales bases de données:
-Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology
(mise à jour irrégulière/très utilisée)
-List of Prokaryotic names with Standing in
Nomenclature » (ou LPSN) http://www.bacterio.cict.fr
(mise à jour régulière)
La citation d’un nom sur cette liste signifie que:
-La description du taxon est conforme aux règles du Code de Nomenclature.
-La nomenclature proposée a fait l’objet d’une publication validante.
87

Depuis 2001, versions réactualisées en ligne de la classification , appelées "Taxonomic Outline of the
Prokaryotes"(www.cme.msu.edu/Bergeys/).
Depuis 2007 , le projet s’intitule " Taxonomic Outline of the Bacteria and Archaea" (TOBA): basé sur une
phylogénie à partir des séquences d’ADNr 16S des souches types des différentes espèces validées
(http://www.taxonomicoutline.org/)
90

Chapitre III
Les grands phylums bactériens
(selon Bergey’s manual)
91

Le domaine des Eubactéries est subdivisé en 23 phyla.
Les phyla 14, 20, 16, 13, 21, 12, et 17 regroupent les principales bactéries importantes en pathologie
humaine.
NB : la classification bactérienne présentée ici reflète les recommendations du Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 2nd edition.
93

• Très grand groupe : 5 classes, 45 ordres , plus de 500 genres et 5000 espèces.
• Représentent la majorité des bactéries connues et d’ intérêt dans les milieux
médicaux, industriels et agroalimentaires.
• Gram-négatives. Taille: 0,2-10 µm de long
• Morphologies variées: coque, bâtonnet, spirale…
• La plupart sont mobiles grâce à un flagelle, mais d'autres peuvent être immobiles
ou se déplacent par glissement (Myxobacteria).
• Métabolismes très varié: anaérobies strictes et hétérotrophes (la+part), ou
autotrophes photosynthétiques (les bactéries pourpres).
• Actuellement, elles sont classés en cinq classes sur la base de l'analyse du gène
de l'ARNr 16S : α, β, γ, δ, ε.
• On trouve Les bactéries photosynthétiques pourpres dans les classes α, β, γ.
• Renferme des bactéries appartenant aux genres Escherichia, Vibrio,
Legionella et Salmonella, dont certaines sont des agents pathogènes.
94

(bactériochlorophylles ) EX. Les Cyanobactéries
97

Bactéries bacilliformes, coccoïdes ou pléomorphes.
 Habituellement sans flagelles.
De tailles variées mais habituellement très petites.
Souvent parasites ou mutualistes.
L’ATP de l’hôte peut fournir une grande partie de l’énergie nécessaire
à la croissance.
Comprennent des pathogènes majeurs comme les Rickettsia,
 Très petites (0,3 à 0,5 μm de diamètre sur 0,8 à 2 μm de long)
parasites intracellulaires obligatoires , maladies graves comme: le
typhus (Rickettsia typhi )
Les formes parasites se développent chez généralement chez les vertébrés.
Le smutualistes chez des arthropodes suceurs de sang, tels que des puces, tiques,
mites ou poux.
98

Bactéries Aérobies du sol
Phytopathogènes
Bacilles, Mobiles,
aérobies stricts (la + part)
101

une très grande variété
d’adaptations et de types
métaboliques
107

•Le genre Pseudomonas est le plus important de cet ordre.
•Bacilles, mobiles, Colonies souvent pigmentées.
• Chimiohétérotrophes avec un métabolisme respiratoire.
109

• Bâtonnet, mobiles.
• Anaérobies strictes.
• Bactéries réductrices de sulfate ou de
soufre pendant la respiration anaérobie.
• Habitat: terrestres et aquatiques: boues,
sédiments de lacs pollués, sols gorgés d’eau...
Grande importance pour le cycle du soufre.
116

-Prédatrices qui attaque d’autres bactéries pour s’en nourrir. Son
cycle de vie est proche de celui d’un bactériophage.
117

Les fructifications de myxobactéries
119

Chapitre III
Les grands phylums des Archaea
127

Phylogénie des Archaea
Ancienne classification en 2 phyla
Classification actuelle (travaux sur l’ARNr) : 06 phyla
Euryarchaeota
Crenarchaeota (Les 2 phyla originellement proposé par Woese en 1980)
Korarchaeota
Nanoarchaeota
Thaumarchaeota
Aigarchaeota.
-Regroupent des organismes très divers
128

 Euryarchaeota:
Halophiles, méthanogènes, thermophiles, et acidophiles.
-Phénotype, écologie et métabolisme très divers :
d’où leur nom « eury » du grec « large »
 Crenarchaeota:
Thermophiles extrêmes (hyper, méso et psychrophiles)
-Mode de vie similaire
-« Cren » du grec «source » :due à leur éventuelle
ressemblance phénotypique avec l’ancêtre commun des archées.
129

I. Les Euryarchaeota
 Methanopyrales
 Thermococcales
 Archaeoglobales
 Methanobacteriales
 Thermoplasmatales
 Halobacteriales
 Methanomicrobiales
 Methanosarcinales
 Methanococcales
 Methalocellales
 Methanoplasmatales
130

I.Les Euryarchaeota
• Croissance à des T° ≥ 80°C
• Les Thermococcales: tous hyperthermophiles, (T°optimale entre 80 et 100°C).
Anaérobes, chimiorganotrophes ou chimiolitotrophes, utilisant le soufre comme
accepteur final d‘électrons.
sources hydrothermales terrestres ou sur des cheminées hydrothermales sous-
marines, de surface ou profondes. Une espèce a même été isolée depuis un puits de
pétrole,Thermococcus sibiricus.
• Les Archaeoglobales: anaérobes, vivant dans des sédiments de sources
chaudes ou des cheminées hydrothermales. Les espèces du genre Archaeoglobus
sont sulfato-reductrices.
• Les Méthanogènes: comme certains Methanococcales,Methanobacteriales et
Methanopyrus kandleri, seul représentant des Methanopyrales dont le génome ait
été séquencé (peut vivre jusqu‘à une température de 110°C).
131
I.1. Hyperthermophiles
-Habitat : quasiment dans tous les milieux.
-Extrêmophiles.

I.Les Euryarchaeota
• Peuvent vivre dans des milieux extrêmement froids.
• Les organismes mésophiles (vivant entre 4 et 50°C) et psychrophiles (vivant à
des températures inferieures à 4°C).
• Des méthanogènes ont été isolés dans des eaux douces, par exemple dans de
l‘eau de mer, en Alaska .
• Mais la majeure partie de la diversité d‘Euryarchaeota vivant à basse
température est encore peu connue et non cultivée.
133
I.2. Mésophiles et psychrophiles
I.3. Halophiles
• Capacité d ‘adaptation à des milieux hypersalins, tels que la Mer Morte ou des aliments salés
(Ex. crustacé fermentés) .
• Les Halobacteriales et les Nanohaloarchaea: Ces organismes sont capables de croître à des
concentrations en sel entre 2,5 et 5,2 M de NaCl pour les plus extrêmes, et entre 0,5 et 2,5 M
pour les halophiles modérés.
-la plupart aérobies et contiennent des pigments de type caroténoïdes, (rouges),
ce qui donne à leurs colonies des couleurs vives et caractéristiques.
-Certains sont anaérobes et photohétérotrophes
- Une caractéristique génomique spécifique: la présence de plusieurs
chromosomes ou de nombreux megaplasmides pouvant contenir jusqu‘à plusieurs centaines de
gènes.

I.Les Euryarchaeota
• Capacité d’adaptation à des milieux extrêmement acides, particulièrement les
Thermoplasmatales,
• La plupart des Thermoplasmatales ont été mises en évidence dans des mines
acides ou dans des champs hydrothermaux volcaniques , à des pH compris
entre 1 et 2.
• Picrophilus torridus, isolé dans un sol volcanique sulfureux au Japon, est
capable de croître à un pH de 0
135
I.4. Acidophiles
I.5. Méthanogènes
•Organismes capables de produire du méthane (CH4) à partir de composés
organiques ou inorganiques (CO2, méthanol ou composés méthylés), le méthane
étant le produit principal de ce métabolisme énergétique.
• Seules des archées possèdent les enzymes nécessaires à ce métabolisme
complexe.
•sept ordres de méthanogènes ont été décrits.
• vivent dans des milieux anaérobique très divers: sédiments marins, d‘eau douce,
des rizières, le rumen de bovins, les tractus gastro-intestinaux de différents
animaux (gros mammifères, insectes…), etc…, mais aussi dans des milieux plus
extrêmes, comme des sources chaudes, des hydrocarbures pétroliers ou des
sédiments hypersalins.

Figure représentant un tapis microbien anoxique sous-marin, dans lequel sont
présentes des archées méthanogènes et des méthanotrophes
137

II. Les Crenarchaeota
 Organismes hyperthermophiles ou thermophiles répartis en cinq ordres :
les Desulfurococcales, les Sulfolobales, les Thermoproteales, ainsi que les
Acidilobales et les Fervidicoccales.
 La plupart des Thermoproteales et des Desulfurococcales sont anaérobes
et hyperthermophiles, alors que les Sulfolobales sont aérobes leurs
températures de croissance sont plus basses que celles observées dans les
deux autres groupes.
 Les environnements dans lesquels on les trouve peuvent être les mêmes que
ceux dans lesquels sont présents les euryarchées hyperthermophiles
138

II. Les Crenarchaeota
II.1. Les Desulfurococcales
 sont les crenarchées les plus hyperthermophiles. Leurs températures de
croissance varient autour de 90°C, et peuvent monter jusqu‘à plus de 100°C.
Par exemple, Pyrolobus fumarii a une température optimale de croissance de
106°C mais est capable de croître jusqu‘à 113°C. Cette archée a été isolée dans
des fumeurs hydrothermaux des fonds sous-marins.
 La majorité des Desulfurococcales sont anaérobes, stricts ou facultatifs, et
leurs métabolismes sont assez variés (sulfato-réducteurs, hétérotrophes…).
II.2. Les Sulfolobales
 Des organismes thermophiles ou hyperthermophiles plus modérés que les
autres ordres, leurs températures de croissance sont plutôt comprises entre
60 et 85°C,
 Vivent principalement dans des sources chaudes terrestres, comme celles de
Solfatare en Italie.
 On trouve aussi plus d‘organismes aérobies dans ce groupe, alors qu‘ils sont
minoritaires dans les autres ordres de Crenarchaeota, et d‘acidophiles
extrêmes, vivant à des pH entre 2 et 5. Par exemple Sulfolobus acidocaldarius
139

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