1. c- Diversité microbienne
La diversité c’est la variabilité des organismes vivants de toute origine
La diversité microbienne actuelle est la résultante de l’évolution
sur presque quatre milliards d’années
Cette diversité peut être étudiée sous des angles multiples :
variations de la taille des cellules, de la morphologie, des
stratégies métaboliques, de la mobilité, des mécanismes de
division cellulaire, de pathogénicité, et de bien d’autres aspects
de la biologie cellulaire
La diversité microbienne est immense et chaque année, de
nouvelles découvertes démontrent les stratégies ingénieuses des
µ-organismes
Les µ-organismes ont exploité toutes les possibilités concevables
(accessibles) pour « faire de la matière vivante » en accord avec les
lois de la physique et de la chimie
2. Cette diversification permet de placer la diversité de la physiologie
des µ-organismes parmi les plus remarquables
La diversité de la physiologie
Toutes les cellules ont besoin de produire de l’énergie et de la
conserver
Les sources d’énergie sont d’une importance primordiale pour les
cellules, car les processus vitaux consomment beaucoup d’énergie
Trois stratégies s’offrent pour puiser l’énergie de la nature à partir :
des composés organiques, des composés
inorganiques ou de la lumière (schéma)
Cette importante capacité métabolique a rendu possible la
colonisation de nombreux habitats par les µ-organismes, stimulant
ainsi leur évolution et leur diversification
3. Les chimio-organotrophes
- Utilisation composés organiques
Les chimio-lithotrophes
- Utilisation composés inorganiques
Les phototrophes
- Les µ-organismes phototrophes
possèdent un pigment
- Deux types de phototrophies: photosynthèse
oxygénique, et photosynthèse anoxygénique
Les hétérotrophes source de carbone des composés organiques
Concernant les sources de carbone 2 possibilités s’offrent:
Les autotrophes source de carbone est le CO2
Les procaryotes habitant les environnements extrêmes sont appelés
extrémophiles qui sont abondants dans des environnements où certains
organismes plus évolués ne pourraient pas survivre
4. La diversité des procaryotes
Les analyses d’ARN ribosomiques extraits d’échantillons
environnementaux ont révélé de nombreux groupes phylogénétiques
distincts (25 phylums)
Plusieurs groupes phylogénétiques sont présents dans les domaines des
Archaea et des Bacteria, ainsi qu’une grande diversité de morphologies
cellulaires et de physiologies
5. 1- Le domaine des Bacteria
Le domaine des Bacteria est
extrêmement diversifié,
comportant tous les procaryotes
pathogènes connus à ce jour, ainsi
que des centaines d’autres espèces
non pathogènes
La dimension de chaque
rectangle de couleur est
proportionnelle au nombre
relatif de genres et
d’espèces connus par groupes
Arbre phylogénétique des Bacteria
Ph11
Ph10
Ph9
Ph8
Ph7
Ph6 Ph5
Ph4
Ph1
Ph2
Ph3
6. 1- Les protéobactéries représentent le phylum le plus important des bactéries
Chez les protéobactéries se retrouvent un grand nombre de chimio-
organotrophes, tel qu’Escherichia coli, organisme modèle en physiologie,
biochimie et biologie moléculaire
Plusieurs phototrophes et chimiolithotrophes sont aussi des protéobactéries
De nombreux autres procaryotes communs du sol, de l’eau, des plantes,
des animaux, ainsi que des espèces pathogènes (Salmonella, Rickettsia,
Neisseria et bien d’autres encore), sont des protéobactéries
2- Les Gram+, phylum se distinguant par une parenté phylogénétique et des
propriétés de parois communes
On retrouve ainsi Bacillus, une bactérie formant des
endospores, Chlostridium, et d’autres bactéries sporulantes
telles que Streptomyces, capable de produire des antibiotiques
On trouve également des bactéries lactiques telles que
Lactobacillus et Streptococcus qui sont fréquemment
identifiées dans les produits laitiers, les plantes et la matière
en décomposition
7. Les mycoplasmes sont aussi apparentés aux Gram+: ces procaryotes
n’ont pas de paroi cellulaire et contiennent de très petits génomes
3- Les cyanobactéries, phylum regroupe les
phototrophes oxygéniques qui sont phylogénétiquement
apparentées aux bactéries Gram+
Elles ont joué un rôle crucial dans l’évolution de la vie sur la Terre,
pour avoir été les premiers phototrophes oxygéniques
4- le phylum aquatique des Planctomyces, qui se
caractérisent par des cellules comportant un pédoncule
leur permettant de se fixer à un substrat solide
5- Les spirochètes, bactéries de forme hélicoïdale
responsables de nombreuses maladies, notamment la
syphilis et la maladie de Lyme
8. -6-7- Deux autres phylums de Bacteria
sont phototrophes : les bactéries vertes
sulfureuses (groupe des Chlorobium) et
les bactéries vertes non sulfureuses
filamenteux (groupe des Chloroflexus)
Ces espèces contiennent toutes deux des pigments
photosynthétiques similaires et sont capables d’autotrophie
8- Un autre phylum majeur de bactéries, Deinococcus est
composé de bactéries présentant des parois cellulaires
inhabituelles et qui sont capables de résister à des taux
d’irradiation importants, Deinococcus radiodurans étant la
principale espèce de ce groupe
9-10-11 Enfin, quelques groupes des Bacteria divergent à la base de l’arbre
universel du vivant: Thermotoga, Env-OP2 et Aquifex
Malgré le fait qu’ils soient phylogénétiquement distincts, ces groupes ont la
capacité de croître à des températures élevées (hyperthermophilie)
Ainsi, des organismes tels que Aquifex et Thermotoga sont capables de se
développer dans de l’eau proche de son point d’ébullition (sources
hydrothermales)
9. 2- Le domaine des Archaea
Toutes les Archaea sont chimiotrophes et la plupart sont
chimiolithotrophes, leur principale source d’énergie étant l’hydrogène (H2)
Le domaine des Archaea se divise
en deux phyla : les Euryarchaeota
et les Crenarchaeota sur la base de
la séquence de leurs ARNr
Le phylum des Crenarchaeota
contient des organismes
thermophiles et
hyperthermophiles qui
métabolisent le soufre
Le second phylum, les
Euryarchaeota comprend
essentiellement les procaryotes
méthanogènes et les procaryotes
halophiles
Les deux phylums sont subdivisés en
8 classes et 2 ordres
10. les groupes phylogénétiques
positionnés à la base de la
branche du domaine des Eukarya
sont des eucaryotes de
structure simple, dépourvus de
mitochondries et d’autres
organelles majeurs
La diversité microbienne des eucaryotes
Il existe une très grande diversité des µ-organismes eucaryotes,
La plupart de ces eucaryotes
positionnés à la base de l’arbre
du vivant sont des parasites de
l’homme et d’animaux, ils sont
incapables de survivre
indépendamment
ces µ-organismes sont communément appelés protistes
11. Certains d’entre eux, tels que les algues sont
phototrophes
ces algues contiennent des organites riches en chlorophylle appelés
chloroplastes
Les mycètes sont soit unicellulaires (levure), soit filamenteux
(moisissures), et ne possèdent pas de pigments photosynthétiques
Ces champignons sont d’ailleurs les principaux agents de biodégradation
de la nature et recyclent la majorité de la matière organique des sols et
d’autres écosystèmes.
Différents protozoaires sont répartis sur l’arbre des Eukarya
Ainsi, certaines espèces telles que les flagellés se retrouvent à la base
de l’arbre, alors que d’autres espèces ciliées, se retrouvent dans les
branches supérieures
12. d- Taxonomie microbienne
2 mots grec:
Taxis = arrangement ou mise en ordre Nomos = loi
La taxonomie ou la taxinomie
Les organismes vivants sont étonnamment divers:
Selon leurs ressemblances
mutuelles
arranger les organismes vivants
en groupes
+
Façon hiérarchique (échelonnée)
et sans chevauchement
Nécessité de les classifier
La taxonomie = Systématique: la science de la
classification biologique
La taxonomie microbienne est en effervescence ces temps-ci à
cause de l’emploi des nouvelles techniques moléculaires
Les approches classiques gardent quand même leur valeur et sont
également toujours évoquées
13. Classification, Nomenclature, Identification
Arrangement en groupes selon la
similitude ou la parenté évolutive
*
* Ces groupes ( niveau hiérarchique
quelconque)
Classification
Taxons
Nomenclature Noms aux groupes
taxonomiques selon des règles
publiées
Vocabulaire
universel
Côté pratique de la taxonomie
*
* Détermination de l’appartenance à un taxon
Identification
Caractéristiques phénotypiques et moléculaires
Au sens large, la taxonomie est faite de 3 branches
distinctes, mais reliées entre elles:
14. Les Rangs taxonomiques ou Les échelons hiérarchiques
En préparant une classification, on place le µ-organisme à l’intérieur
d’un petit groupe homogène qui est lui-même membre d’un groupe plus
large dans une organisation hiérarchique et non chevauchante
Dans la taxonomie des procaryotes, les niveaux ou les rangs
taxonomiques les plus utilisés sont par ordre descendant:
Domaine- Règne – Phylum (embranchement) –
Classe - Ordre – Famille – Genre - Espèce
A chaque niveau ou rang, les groupes microbiens ont des noms avec
des terminaisons ou des suffixes caractéristiques de ce niveau
Tableau 1 : Rang taxonomique d’E. coli.
RANG EXEMPLE
Domaine
Règne
Phylum
Classe
Ordre
Famille
Genre
Espèce
Procaryote
Bactéria
Proteobacéria
Gamma Proteobacéria
Enterobactériales
Enterobactériaceae
Escherichia
Escherichia coli
Exemple d’un rang
taxonomique d’un colibacille
bien connu : E. coli
15. Les microbiologistes nomment les micro-organismes en utilisant le
système binomial du biologiste suédois Linné
Nom latin en italique comprend deux parties:
Nom générique (du genre) L’épithète spécifique
(débutant par une majuscule ) (en minuscule)
Exp: Escherichia coli
L'unité taxonomique = l'espèce
L’espèce est l’unité de classification ou taxon de base en taxonomie
des êtres vivants
Une espèce biologique est un ensemble d'individus qui présentent
un haut degré de ressemblance phénotypique
Chez les organismes supérieurs, la notion d'espèce est fondée
sur l'interfécondité des individus: patrimoine héréditaire
16. Cette définition ne convient plus aux membres µ-organismes qui ne
se reproduisent pas de façon sexée (haploïdes, voie asexuée)
En plus, les espèces procaryotes sont caractérisées par des différences
phénotypiques et génotypiques
Une espèce procaryote: un ensemble de souches qui partagent
de nombreuses propriétés stables et différentes de façon
significative des autres groupes de souches
Cette définition est très subjective et peut être interpréter de
beaucoup de façons
Une autre définition plus précise a été proposée par des
taxonomistes bactériens:
Une espèce procaryote est un ensemble de souches qui ont
une teneur en GC similaire et une similarité de 70% ou plus
estimée par des expériences d’hybridation de l’ADN
17. N.B: des « significations » à l’intérieur de la définition
d’espèce sont aussi utilisées:
Une souche est une population d’organismes qui se distingue
d’autres populations à l’intérieur d’une catégorie taxinomique
On considère qu’elle provient d’un organisme unique ou d’un isolat
de culture pure, les individus d'une souche sont en principe
identiques sauf en cas de mutation
Les souches à l’intérieur d’une espèce peuvent différer
légèrement l’une de l’autre de multiples façons:
* Des biovars: souches variantes caractérisées par des
différences biochimiques ou physiologiques
* Les morphovars: différent morphologiquement
* Les sérovars: ont des propriétés antigéniques distincts
Une souche type c’est habituellement une des premières souches
étudiées, elle est souvent plus complètement caractérisée que les
autres souches (membre représentatif)
18. Les systèmes de classification
* Classification phénétique ou phénotypique: groupe les organismes
suivant la similitude de leur caractères phénotypiques
Tests morphologiques, biochimiques, physiologiques
* Classification numérique: approche quantitative devenue possible
grâce à l’avènement des ordinateurs, permet le groupement taxonomique
à l’aide des méthodes numériques
Le procédé de cette classification débute par la détermination de la
présence ou de l’absence de caractère sélectionné dans le groupe
d’organismes étudié
Au moins 50 caractères et de préférence plusieurs centaine
Inclure nombreux types de données différentes:
morphologiques, biochimiques…
Les résultats de l’analyse taxonomique numérique sont souvent
résumés en arbre appelé Phénogramme
Les caractéristiques d’intérêt taxinomiques les plus employées sont
la morphologie, la nutrition et la physiologie, ainsi que l’habitat
Dendrogramme construit par les caractères phénotypiques
20. * La Taxonomie moléculaires utilise les nouvelles techniques moléculaires
qui concernent l’étude des protéines et des acides nucléiques (ADN et ARN)
* La Taxonomie phylogénique ou phylétique: il s’agit de systèmes basés sur
des relations évolutives plutôt que sur une ressemblance générale
Ceci s’est avéré difficile dans le cas des bactérie (manque de
fossiles), cependant la comparaison des ARNr a permis de surmonter
certains de ces problèmes
* La Taxonomie polyphasique: il s’agit des systèmes taxonomiques qui
utilisent une large gamme d’informations phénotypiques, génotypiques et
phylogénétiques
La plus utilisée actuellement
21. - Biology of microorganisms
M.T. Madigan and J.M Martinko
Eighth Edition, 1997
Brock
- MICROBIOLOGIE
L. PRESCOTT, J. HARLEY, D. KLEIN
2e édition, 2002
- Biologie des micro-organismes
M. Madigan et J. Martinko
11e édition, 2007
BIBLIOGRAPHIE
