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Chapitre 2: La cellule bactérienne
1.Structure de la paroi
Auto évaluation
1. Les Elément constants Des bactéries sont: Capsule - Pili - Flagelle Mesosome –
Plasmide,Vacuole à gaz – Inclusions de réserve La spore
2. La mise au point du premier microscope par A. Van Leeuwenhok marque le point de
départ de la microbiologie.
3. L ’observation a l’Etat frais à l’encre de Chine permet d’observer La capsule apparaît
comme un halo clair autour des corps bactériens
4. il existe deux types de fixation :fixation à la chaleur et fixation chimique
5. La microscopie Photonique n'utilise pas les photons pour analyser les échantillons à
observer mais les électrons, ce qui va permettre de révéler les plus fines structures
6. Le microscopie électronique à balayage (MEB), permet d’obtenir des images « en relief »
3D, de la cellule bactrienne
7. les méthodes immunocytochimiques, permettent de localiser dans la cellule des
molécules bactériennes
8. On utilise l’ultracentrifugation pour séparer les cellules.
9. Il existe 4 modes d’association par paires, en amas réguliers, en chaînette, par quatre
(tétrades).
10. La Taille des bactéries les plus petites ont une taille d’environ 0,2 cm.
Acide téichoïque à glycérol acide téichoïque à ribitol
s
Coloration de Gram
• La coloration de Gram a été
mise au point par un médecin
danois (Christian Gram) en
1884. •
• Objectifs: double intérêt
• 1) Morphologie (forme, taille,
groupement...) ;
• 2) le type de paroi.
• « Technique des minutes » :
Réaction d’oxydation d’un substrat
La chaine respiratoire
H
2.2.Phosphorylation oxydative
ATP- synthétase
2.3 Le transport
TRANSPORT ACTIF PRIMAIRE CHIMIO OSMOTIQUE
• Transport actif secondaire
• Ce transport n’utilise pas l’hydrolyse de l’ATP comme
source d’énergie Il repose sur le couplage de ce
transport avec celui d’un autre composé qui se
déplace lui spontanément dans le sens de son
gradient
•
Auto évaluation
• 1. la paroi a un rôle de protection contre la pression osmotique externe.
• 2. le peptidoglycane est un constituant essentiel de N – acétylmuramique
• 3. le lysosome est l’enzyme qui dégrade la liaison beta 1-4 du peptidoglycane .
• 4.Les bactéries Gram + et Gram - dépourvu de paroi réagissent de la même façon dans
un milieu hypotonique .
• 5.La coloration de Gram est une technique mis au point par Luis Pasteur.
• 6. les acides techoiques peuvent se dissoudre dans l’alcool.
• 7. le pont peptique doit être compact pour donner la forme sphérique
• 8. la chaine latérale du LPS contient les mêmes séquences répétitive de
protéines.
9. La réduction d’un substrat est une perte de protons et d’éléctrons.
10. Le transport actif se fait contre le gradient de concentration et nécessite de l’énergie.
11. Chez les bactéries ,La chaine respiratoire se localise au niveau de la membrane externe.
12. Le chainon peptidique est toujours relié a l’acétyl glucosamine grâce à la liaison éther
lactique du carbone 4.
13. La coloration de Gram nécessite 3 COLORANTS
14. Le chainon peptidique contient des fois 3 acides aminés.
Chromatophore et pigments
• Chromatophore: organite spécialisé dans la photosynthèse,
contient des pigments appelés: bactériochlorophyles.
• D’autres pigments:
• Vitamine K2: chez Bacillus subtilis
• Caroténoïde: anti-UV chez Corynebacterium
• Pyocyanine (Pseudomonas) et Violacéine (Chromobacterium
violaseum): antibiotique
• Zeaxanthène: caroténoïde, pigment jaune chez S.aureus
• Xantophylle et sarcinaxanthène: caroténoïde, pigment rouge
chez Sarcina.
Vacuole à gaz: rencontrée chez 3 groupes photosynthétiques:
bactéries pourpre, cyanobactéries et les bactéries vertes. Elle
permet à la bactérie de flotter à la surface de l’eau.
Le chromosome
2.6.2 Composition
L’ADN ou acide désoxyribonucléique est un
polymère de PM élevé, composé d’unités appelées
nucléotides.
Nucléotide : « Groupement phosphoré + sucre à
5 atomes + une base purique ou pyrimidique ».
Bases puriques : Adénine A et Guanine G
Bases pyrimidiques : Cytosine C et Thymine T
Le sucre : Désoxyribose
Le groupement phosphoré : est un phosphate
diester en 3’ et 5’ du désoxyribose
Présence des polyamines analogues aux histones,
tel que la protéine II, riche en Arginine.
2.6.3 Réplication Chimique
L’ADN se réplique, c'est-à-dire qu’il
se reproduit lui-même. La séquence
sur une chaine détermine
automatiquement la séquence sur
l’autre chaine.
La réplication est semi-conservative
: Chaque chaine parentale reste
associée à la nouvelle chaine pour
qui elle sert de matrice.
Mécanisme moléculaire de la réplication
• Plusieurs enzymes sont impliquées :
• La Gyrase fait une coupure au niveau de l’un des brins, ce qui induit la
déspiralisation de l’ADN superenroulée en molécule circulaire enroulée.
• Hélicase : Elle ouvre les chaines d’ADN avant la réplication.
• ADN polymérase I, III : catalysent l’addition de désoxyribonucléotides à
l’extrémité d’une chaine d’ADN, elles ont aussi une activité
exonucléasique. La III est la plus active.
• ADN ligase : unit les extrémités de deux chaines d’ADN en catalysant la
synthèse d’un pont phosphodiester entre un 3’OH et 5’P. Elle répare les
coupures d’ADN et circularise l’ADN bactérien.
• Gyrase ou Topoisomérase II : Le chromosome d’E.coli fait 1360 μm (4.106
paires de Nt, donc 4.105 tours de spires) si la réplication se fait en 30 min,
alors la déspiralisation se fait à 13000 Tours/minute. C’est grâce à la
découverte de la Gyrase qu’on a pu expliquer ce phénomène.
• La réplication débute en un point spécifique (le point origine
ou point d’initiation).
• Au niveau d la fourche de réplication, l’un des deux brins est
synthétisé dans le sens de déplacement (3’OH libre), catalysé
par la DNA polymérase III. Il est appelé brin précoce ou
avancé. L’autre à extrémité 5’ sera synthétisé par fragments
d’Ogasaki et il est appelé brin tardif.
• Ces fragments de 1000 à 2000 résidus nécessitent des amorces
d’ARN synthétisées par une ARN polymérase DNA dépendante
appelée primase.
• Ensuite ces amorces ARN sont excisées par l’ADN polymérase I
(activité exonucléasique) et les délétions sont remplacées par
de l’ADN par cette même enzyme.
• Enfin l’ADN ligase relie les différentes séquences au niveau de
leurs extrémités 3’OH et 5’OH libre.
• Durant toutes ces étapes, les d’ADN matrice sont maintenus
déroulés et stabilisés par des protéines appelées « DNA binding
proteins ».
• 2.7 Les Plasmides
• La cellule bactérienne peut contenir des éléments génétiques extra
chromosomiques, capables d’autoréplication. On les appelle
plasmides. Certaines bactéries possèdent plusieurs plasmides
différents. Les plasmides permettent à la bactérie une meilleure
adaptation à son environnement .
• 2.7.1 Structure des plasmides
• Ce sont des molécules d’ADN bicaténaire, généralement circulaires,
mais il en existe des linéaires. Parfois ils s’intègrent dans le
chromosome et on les appelle des épisomes. Ils sont transmissibles
aux cours des générations mais pas de façon équitable comme pour
le chromosome. La perte d’un plasmide est dite curage.
Les plasmides sont généralement de petite taille, (1 kb à 400 kb),
1/100 du chromosome bactérien). Ils portent très peu de gènes,
moins de 30. On classe les plasmides selon leur fonction et leur
propagation.
• On distingue ainsi : des plasmides conjugatifs, qui portent le gène
responsable de la synthèse des pili sexuels, nécessaires à la
conjugaison.
• Des plasmides R (facteurs de résistances) : ils permettent aux
bactéries de résister aux antibiotiques.
• Des plasmides Col qui codent pour des protéines dites
bactériocines, telle que la colicine d’E.coli. Les bactériocines
donnent un avantage à la bactérie en tuant des souches très
proches systématiquement parlant d’E.coli.
• Des plasmides de virulence qui codent pour des toxines
responsables des symptômes causés par des bactéries pathogènes.
• Des Plasmides métaboliques qui codent pour des enzymes
capables de cataboliser des molécules complexes, aromatiques qui
polluent notre environnement (pesticides) ou bien des nutriments
comme le lactose, citrate de Na, urée.
Réplication
La réplication de type Theta θ, uni ou bidirectionnelle, à partir
d’une origine de réplication en utilisant l’équipement
enzymatique de la bactérie hôte.
Une réplication de type « rolling cercle » ou cercle déroulant. Un
brin est coupé par une nucléase. Ce brin va se dérouler autour de
l’autre brin dans le sens 5’P et la bactérie va synthétiser un brin
complémentaire simultanément aux deux brins parents
• 2 .7.3 Propriétés
• a) Résistance aux antibiotiques (90% plasmidique)
les 10% restant (chromosomique).
• b) Résistance aux métaux lourds (mercure, sels de
cadmium, bismuth, de plomb, d’antimoine et
arsénites.
• c) Production de substances à rôle pathogène.
L’exemple le plus étudié est rencontré chez les
Escherichia coli, responsables de diarrhées
• d) Production de bactériocines
• e) Caractères métaboliques : un grand nombre de
caractères biochimiques des bactéries sont
d’origines plasmidiques.
capsule
Composition chimique de la capsule
Morphologie
• Certaines bactéries possèdent des structures entourant la paroi. On
distingue en réalité 3 types de couches,
la capsule, les couches mucoïde et la couche S selon les bactéries.
• La capsule, est bien organisée, bien définie et elle est difficilement
détachable de la bactérie.
• La couche mucoïde, retrouvée chez les bactéries aquatiques est
moins bien organisée, diffuse, elle est facilement détachable de la
bactérie.
• La couche S, plus rigide, très structurée. C’est une couche de
surface mise en évidence que par microscopie électronique. Elle est
constituée de sous unités protéiques organisées
Capsule de Streptococcus
pneumoniae visualisée à
l’encre de Chine
Capsule de Bacillus
anthracis visualisée à l’aide
d’anticorps fluorescent
Capsule de Streptococcus
pyogenes visualisée par
microscopie électronique à
transmission
Les capsules bactériennes
- capsule au sens stricte : structure bien organisée, facilement
mise en évidence par des techniques simples (coloration à l’encre
de chine, anticorps, microscopie électronique).
La capsule et les couches mucoïdes peuvent êtres regroupées sous le terme
de glycocalyx. Le glycocalyx est un réseau de polysaccharides.
La couche mucoïde est fréquente chez les bactéries aquatiques et
particulièrement importante chez les bactéries du genre Zooglea qui produisent
des masses gluantes. Certains polyosides produits par des bactéries ont un
intérêt industriel et sont produits comme gélifiant notamment en industries
alimentaires : Leuconostoc mesenteroides produit des dextrans,
La couche S est composé de protéines et de glycoprotéines, organisés en
pavement.
Fonctions de la capsule
Les bactéries peuvent vivre sans la capsule, mais cette dernière lui confère des
avantages grâce à ses rôles :
De protection : contre les Ultraviolets, la dessiccation, les agents physiques et
chimiques.
De Virulence (la pathogénicité) : Elle s’oppose à la phagocytose en diminuant
l’adhésion de bactéries aux macrophages. Elle exerce un chimiotactisme négatif sur les
leucocytes.
Antigénique : les Ag capsulaires sont responsable de la spécificité sérologique (Ag K).
A partir de cette propriété, une classification peut être établie (ex : 70 types sérologiques
différents chez Streptococcus pneumoniae).
La Couche S : Elle est trouvée chez des Archéobactéries ( Methanococcus par ex) et
chez des Bactéries ( Chlamydia, Treponema, Helicobacter, Bacillus Clostridium …). La
couche S joue un rôle en tant que structure pariétale en plus de la paroi. Elle est
impliquée dans l’adhésion, dans la résistance aux protéases des macrophages et dans la
protection vis à vis des bactériophages. La couche S sert de filtre excluant aussi bien
l’entrée que la sortie des molécules trop grosses.
Le flagelle
Ce sont des organes locomoteurs spécialisés. Ils sont très rares chez les
coques.
2.10.1 Mise en évidence
Indirecte : état frais (bactéries en mouvement) ou en milieu semi-gélosé.
Plusieurs facteurs influence la mobilité tels que l’âge de la culture, la
température (Yersinia sp est immobile à 37°C et mobile à 22°C)
Directe : en microscopie optique après avoir épaissi les flagelles par des
colorations spéciales (Rhodes, Leifson : fuchsine basique) ; ou en
microscopie électronique.
Coloration de Rhodes Les flagelles sont fragiles et la préparation du
frottis est délicate
Technique : Préparation du frottis (utiliser une lame neuve) : laisse couler,
sur lame inclinée à 45° au dessus de la cuve à coloration (mettre de l’eau
de Javel dans la cuve), 2 gouttes d’une culture en bouillon (culture jeune :
6 à 12 heures) de la souche à étudier. Laisser sécher.
* Recouvrir la préparation de mordant de Rhodes pendant 3 mn
Laver soigneusement à l’eau distillée. Recouvrir de nitrate d’argent
ammoniacal chauffé presqu’à ébullition, et laisser agir 3 à 5 mn. Rincer à
l’eau distillée . Sécher observer à l’immersionr et.
Les cils, ou flagelles, sont des structures inconstantes chez les bactéries. Ils constituent
les organes de locomotion pour les bactéries qui en possèdent. Ils sont retrouvés surtout
chez les formes bacillaires et très rarement chez les cocci.. Ils sont au nombre de 1 à 3
selon les espèces.
Selon la disposition des flagelles, on distingue les bactéries monotriches (un seul flagelle
polaire ex Pseudomonas), lophotriches (une touffe de flagelles polaires P.fluorescens) ou
péritriches (flagelles répartis sur toute la surface de la bactérie entérobactérie ex E.coli)
et enfin amphitriche (un flagelle dans chaque pôle : Spirillium).
.
Architecture moléculaire : Le flagelle bactérien est constitué de 3 parties :
Le filament hélicoïdal
Le crochet
Le corpuscule basal
C’est une force « proton motrice » qui est
responsable de la rotation (mécanisme pas
totalement élucidé). C'est-à-dire qu’un
gradient de protons se dispersant au travers
des 2 anneaux fournit l’énergie nécessaire à la
rotation.
• Le filament
• C’est un cylindre creux constitué d’une seule protéine multimérique : la flagelline
• La flagelline, protéine fibreuse, se positionne en hélice rigide qui tourne à la
manière de l’hélice d’un bateau.
• Le crochet
• Il lie le filament au corpuscule basal.
• Il a la même composition que le filament, mais à cet endroit, la flagelline ne
possède pas le même pas d’hélice, ce qui permet la formation d’un coude.
• Le crochet est plus court que le filament, mais plus large. Très flexible, il permet
d’induire le mouvement de la bactérie.
• La liaison du crochet au filament est assurée par des « protéines associées au
crochet » = protéines HAP (« Hook Associated Proteins »).
• Le corpuscule basal
• Enfoui dans la cellule, il insère le flagelle dans le corps cellulaire. Son architecture,
assez complexe, peut être simplifiée en 3 parties :
• Une partie mobile = le rotor.
• Une partie fixe = le stator.
• Un inverseur qui déclenche le mouvement soit dans le sens des aiguilles d’une
montre soit dans le sens inverse.
Fonctions des Flagelles:
1- Mobilité
2- Le chimiotactisme : les bactéries sont douées de
chimiotactisme positif ou négatif du à des signaux envoyés par
des récepteurs chimiques au niveau de la membrane plasmique.
Les flagelles change de direction dans le sens de la zone de forte
concentration en signal : Swarming.
3-Propriétés antigéniques: Ag H
Pili ou Fimbriae :
De nombreuses bactéries à Gram négatif (exceptionnellement des bactéries
à Gram positif) possèdent des appendices de surface plus courts et plus fins
que les flagelles et que l'on appelle pili (de pilus = poil), ou fimbriae
(filament). On en distingue deux catégories :
1- Les pili communs
-de structures protéiques filamenteuses, de 2 à 3 µm de long, disposés
régulièrement à la surface de la bactérie.
-constitués par la polymérisation d'une même sous-unité polypeptidique, la
piline, assemblée à des polypeptides mineurs dont l'adhésine.
- Les structures génétiques codantes pour les complexes pili-adhésine sont
des opérons en situation plasmidique .
-facteurs de pathogénicité :
. adhésion aux cellules eucaryotes grace à L'adhésine , favorise la
colonisation des muqueuses :épithélium urinaire : colibacilles uropathogènes
-protection contre la phagocytose
• 2- Les pili sexuels
- plus longs
- nombre plus restreint (1 à 4) que les pilis
communs
- codés par des plasmides conjugatifs.
- Ils jouent un rôle essentiel dans l'attachement
des bactéries entre elles au cours de la
conjugaison.
- servent également de récepteurs de
bactériophages spécifiques.
Pili
Observations de Rickettsia felis par microscopie
électronique à transmission
(A) Pilus sexuel entre deux bactéries
(B) Petits pili permettant l’adhésion
Forme de résistance: Sporulation
• 2.11. La spore
• Ce sont des structures de résistance formées par certaines bactéries lorsque les
conditions deviennent défavorables. Elle permet aux bactéries sporulantes de survivre
dans des conditions difficiles et extrêmes de l’environnement. Les genres bactériens les
plus connues qui forment des endospores sont Bacillus, Clostridium, Sporosarcina. Ce
sont toutes des bactéries Gram (+). D’autres genres sont capables également de
sporuler.
• Mise en évidence : Les spores sont visibles à la coloration de Gram où elles
apparaissent comme des espaces vides à l’intérieur des bactéries : seul le contour de la
spore apparaît coloré. A l’état frais, elles apparaissent comme de petites masses
réfringentes au sein de la bactérie, ou libres dans le milieu. Il existe des colorations
spéciales basées sur le caractère acido-alcoolo-résistant des spores. Exemple :
coloration au vert de malachite = coloration de Benito-Trujillo. Après une contre
coloration par la fushine, les spores apparaissent vertes dans la bactérie rose.
•
Endospore ovale centrale et
non déformante. B.subtilis
Spore de B.subtilisSpore ronde terminale déformante
• 2.1 Morphologie
• Les spores sont de petites unités ovales ou sphériques. Elles peuvent
déformer ou non le corps bactérien. Leur position dans la cellule est
variable : centrale, terminale, subterminale. Elles servent également dans
l’identification bactérienne. La spore peut-être libre ou non. La recherche
de tous ces caractères se fait dans un but taxonomique.
Structure et arrangements de
l’endospore
A = ovale, terminale
B = rectangulaire, terminale
C = rectangulaire, subterminale
D = rectangulaire, centrale
E = circulaire, terminale
F = circulaire, centrale
G = terminale, en forme de club de
golf
L’endospore bactérienne
2.11.2 Structure
La spore possède une paroi et
une membrane plasmique
identiques à celle de la cellule
végétative.
-L’enveloppe la plus externe est
mince, appelée exosporium.
-Sous l’exosporium on trouve le
manteau ou la tunique, composée
de plusieurs feuillets protéiques.
Le cortex est localisé juste sous la
tunique.
Enfin le protoplaste (cytoplasme)
ou coeur de la spore, contient les
ribosomes, le nucleoïde et des
enzymes inactives.
Étapes de sporulation
• Stade1: Arrêt de la synthèse de l’ADN, ARN et protéines. Premier changement
visible est la conversion de l’ADN en un filament chromatique axial qui s’étend
sur presque toute la longueur de la cellule.
• Stade2: caractérisée par un cloisonnements membranaire: septum de
sporulation. Il se forme par une invagination de la membrane cytoplasmique.
• Stade3: La synthèse du septum se poursuit, il s’étend et se détache de la
membrane plasmique en formant une préspore visible au ME.
• Stade4: la préspore va mûrir progressivement en s’entourant d’un certains
nombre de téguments: la paroi sporale et le cortex formés dans les faces
interne de la double membrane. La tunique sporale (résistance aux UV grâce au
ponts S-S ressemble à la kératine) et l’exosporium ( glycoprotéine)
• à l’extérieur. La sporulation modifie la composition antigénique de la paroi, avec
synthèse de l’acide dipicolinique et le pompage de Ca2+ (dans le cortex).Il ya
changement dans les synthèses et enfin une déshydratation.
• Stade5: la lyse bactérienne et libération de la spore.
Étapes morphologiques de la sporulation
2.11.4 Propriétés
La spore possède de nouvelles propriétés par rapport à la cellule végétative :
• Dans la nature (conditions naturelles), la spore permet de résister au manques
d’eau et de nutriments.
Expérimentalement on a démontré les propriétés suivantes :
 La thermo résistance : La spore résiste en général à des températures de 70-80°C
pendant 10 minutes, parfois plus. Cette propriété est due à la présence de l’acide
dipicolinique, la déshydratation de la spore et aux protéines « SASP » (petites
protéines solubles dans l’acides et pouvant se fixer à l’ADN.
 Résistance aux agents physiques et chimiques : La spore résiste aux rayons
Ultraviolets, aux rayons gamma (Calcium, et SASP). Aux antiseptiques,
désinfectants, antibiotiques (la tunique).
•
 Synthèse d’antibiotiques : Certaines bactéries synthétisent des antibiotiques au
début de la phase de sporulation. Exemple : Bacillus licheniformis synthétise ainsi
la Bacitracine ; Bacillus polymyxa le polymyxine. Mais aussi des toxines
(entérotoxine de Clostridium perfringens) ou des substances à activité biopesticide
(toxines qui tue des insectes),
•
• La Germination
• Afin que la spore germe, elle doit se trouver dans des conditions
favorables : eau, nutriments, pH, force ionique, température convenable,
aucun d’agent antimicrobien.
• Placée dans des conditions favorables (eau glucose acides aminés) la spore
redonne naissance à une cellule végétative. On distingue 3 stades dans le
processus de germination :
• L’activation : correspondant à une lésion des enveloppes sporales par des
agents physiques (choc thermique) ou chimiques (acides, lysozyme) ou
mécaniques (abrasion, choc).
• L’initiation débute en présence de conditions favorables d’hydratation et
de métabolites effecteurs (alanine, magnésium, adénosine) qui pénètrent
à travers les enveloppes endommagées. Des enzymes hydrolytiques
dégradent les constituants de la spore ; il y a libération du dipicholinate de
calcium. Le cortex ainsi détruit, la spore s ‘imbibe d’eau et gonfle.
• L’émergence de la nouvelle cellule végétative, grâce à l’altération des
enveloppes.
Schéma de la sporulation et de la germination bactérienne
Intérêt de la sporulation
• La survie dans un milieu hostile
• La dissémination des maladies: tétanos
botulisme,
• L’ identification bactérienne
mésosome
-C’est une invagination de la mbp
qui peut être lamellaire ou
globulaire
-Il disparaît chez les sphéroplaste
-Gram+: 1 ou+ de grande taille
-Gram-: petit et rare
-Rôle: - rôle incertain dans la
respiration
-Division cellulaire
-Réplication de l’ADN vue que ce
dernier est toujours lié au
mésosome
Chapitre 2 (2)

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Chapitre 2 (2)

  • 1. Chapitre 2: La cellule bactérienne 1.Structure de la paroi
  • 2. Auto évaluation 1. Les Elément constants Des bactéries sont: Capsule - Pili - Flagelle Mesosome – Plasmide,Vacuole à gaz – Inclusions de réserve La spore 2. La mise au point du premier microscope par A. Van Leeuwenhok marque le point de départ de la microbiologie. 3. L ’observation a l’Etat frais à l’encre de Chine permet d’observer La capsule apparaît comme un halo clair autour des corps bactériens 4. il existe deux types de fixation :fixation à la chaleur et fixation chimique 5. La microscopie Photonique n'utilise pas les photons pour analyser les échantillons à observer mais les électrons, ce qui va permettre de révéler les plus fines structures 6. Le microscopie électronique à balayage (MEB), permet d’obtenir des images « en relief » 3D, de la cellule bactrienne 7. les méthodes immunocytochimiques, permettent de localiser dans la cellule des molécules bactériennes 8. On utilise l’ultracentrifugation pour séparer les cellules. 9. Il existe 4 modes d’association par paires, en amas réguliers, en chaînette, par quatre (tétrades). 10. La Taille des bactéries les plus petites ont une taille d’environ 0,2 cm.
  • 3.
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  • 19. Acide téichoïque à glycérol acide téichoïque à ribitol
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  • 31. Coloration de Gram • La coloration de Gram a été mise au point par un médecin danois (Christian Gram) en 1884. • • Objectifs: double intérêt • 1) Morphologie (forme, taille, groupement...) ; • 2) le type de paroi. • « Technique des minutes » :
  • 32.
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  • 44. TRANSPORT ACTIF PRIMAIRE CHIMIO OSMOTIQUE
  • 45. • Transport actif secondaire • Ce transport n’utilise pas l’hydrolyse de l’ATP comme source d’énergie Il repose sur le couplage de ce transport avec celui d’un autre composé qui se déplace lui spontanément dans le sens de son gradient •
  • 46.
  • 47.
  • 48. Auto évaluation • 1. la paroi a un rôle de protection contre la pression osmotique externe. • 2. le peptidoglycane est un constituant essentiel de N – acétylmuramique • 3. le lysosome est l’enzyme qui dégrade la liaison beta 1-4 du peptidoglycane . • 4.Les bactéries Gram + et Gram - dépourvu de paroi réagissent de la même façon dans un milieu hypotonique . • 5.La coloration de Gram est une technique mis au point par Luis Pasteur. • 6. les acides techoiques peuvent se dissoudre dans l’alcool. • 7. le pont peptique doit être compact pour donner la forme sphérique • 8. la chaine latérale du LPS contient les mêmes séquences répétitive de protéines. 9. La réduction d’un substrat est une perte de protons et d’éléctrons. 10. Le transport actif se fait contre le gradient de concentration et nécessite de l’énergie. 11. Chez les bactéries ,La chaine respiratoire se localise au niveau de la membrane externe. 12. Le chainon peptidique est toujours relié a l’acétyl glucosamine grâce à la liaison éther lactique du carbone 4. 13. La coloration de Gram nécessite 3 COLORANTS 14. Le chainon peptidique contient des fois 3 acides aminés.
  • 49.
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  • 55. Chromatophore et pigments • Chromatophore: organite spécialisé dans la photosynthèse, contient des pigments appelés: bactériochlorophyles. • D’autres pigments: • Vitamine K2: chez Bacillus subtilis • Caroténoïde: anti-UV chez Corynebacterium • Pyocyanine (Pseudomonas) et Violacéine (Chromobacterium violaseum): antibiotique • Zeaxanthène: caroténoïde, pigment jaune chez S.aureus • Xantophylle et sarcinaxanthène: caroténoïde, pigment rouge chez Sarcina. Vacuole à gaz: rencontrée chez 3 groupes photosynthétiques: bactéries pourpre, cyanobactéries et les bactéries vertes. Elle permet à la bactérie de flotter à la surface de l’eau.
  • 56.
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  • 59. Le chromosome 2.6.2 Composition L’ADN ou acide désoxyribonucléique est un polymère de PM élevé, composé d’unités appelées nucléotides. Nucléotide : « Groupement phosphoré + sucre à 5 atomes + une base purique ou pyrimidique ». Bases puriques : Adénine A et Guanine G Bases pyrimidiques : Cytosine C et Thymine T Le sucre : Désoxyribose Le groupement phosphoré : est un phosphate diester en 3’ et 5’ du désoxyribose Présence des polyamines analogues aux histones, tel que la protéine II, riche en Arginine.
  • 60.
  • 61. 2.6.3 Réplication Chimique L’ADN se réplique, c'est-à-dire qu’il se reproduit lui-même. La séquence sur une chaine détermine automatiquement la séquence sur l’autre chaine. La réplication est semi-conservative : Chaque chaine parentale reste associée à la nouvelle chaine pour qui elle sert de matrice.
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  • 64.
  • 65.
  • 66. Mécanisme moléculaire de la réplication • Plusieurs enzymes sont impliquées : • La Gyrase fait une coupure au niveau de l’un des brins, ce qui induit la déspiralisation de l’ADN superenroulée en molécule circulaire enroulée. • Hélicase : Elle ouvre les chaines d’ADN avant la réplication. • ADN polymérase I, III : catalysent l’addition de désoxyribonucléotides à l’extrémité d’une chaine d’ADN, elles ont aussi une activité exonucléasique. La III est la plus active. • ADN ligase : unit les extrémités de deux chaines d’ADN en catalysant la synthèse d’un pont phosphodiester entre un 3’OH et 5’P. Elle répare les coupures d’ADN et circularise l’ADN bactérien. • Gyrase ou Topoisomérase II : Le chromosome d’E.coli fait 1360 μm (4.106 paires de Nt, donc 4.105 tours de spires) si la réplication se fait en 30 min, alors la déspiralisation se fait à 13000 Tours/minute. C’est grâce à la découverte de la Gyrase qu’on a pu expliquer ce phénomène.
  • 67. • La réplication débute en un point spécifique (le point origine ou point d’initiation). • Au niveau d la fourche de réplication, l’un des deux brins est synthétisé dans le sens de déplacement (3’OH libre), catalysé par la DNA polymérase III. Il est appelé brin précoce ou avancé. L’autre à extrémité 5’ sera synthétisé par fragments d’Ogasaki et il est appelé brin tardif.
  • 68. • Ces fragments de 1000 à 2000 résidus nécessitent des amorces d’ARN synthétisées par une ARN polymérase DNA dépendante appelée primase. • Ensuite ces amorces ARN sont excisées par l’ADN polymérase I (activité exonucléasique) et les délétions sont remplacées par de l’ADN par cette même enzyme. • Enfin l’ADN ligase relie les différentes séquences au niveau de leurs extrémités 3’OH et 5’OH libre. • Durant toutes ces étapes, les d’ADN matrice sont maintenus déroulés et stabilisés par des protéines appelées « DNA binding proteins ».
  • 69. • 2.7 Les Plasmides • La cellule bactérienne peut contenir des éléments génétiques extra chromosomiques, capables d’autoréplication. On les appelle plasmides. Certaines bactéries possèdent plusieurs plasmides différents. Les plasmides permettent à la bactérie une meilleure adaptation à son environnement . • 2.7.1 Structure des plasmides • Ce sont des molécules d’ADN bicaténaire, généralement circulaires, mais il en existe des linéaires. Parfois ils s’intègrent dans le chromosome et on les appelle des épisomes. Ils sont transmissibles aux cours des générations mais pas de façon équitable comme pour le chromosome. La perte d’un plasmide est dite curage.
  • 70. Les plasmides sont généralement de petite taille, (1 kb à 400 kb), 1/100 du chromosome bactérien). Ils portent très peu de gènes, moins de 30. On classe les plasmides selon leur fonction et leur propagation.
  • 71.
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  • 79. • On distingue ainsi : des plasmides conjugatifs, qui portent le gène responsable de la synthèse des pili sexuels, nécessaires à la conjugaison. • Des plasmides R (facteurs de résistances) : ils permettent aux bactéries de résister aux antibiotiques. • Des plasmides Col qui codent pour des protéines dites bactériocines, telle que la colicine d’E.coli. Les bactériocines donnent un avantage à la bactérie en tuant des souches très proches systématiquement parlant d’E.coli. • Des plasmides de virulence qui codent pour des toxines responsables des symptômes causés par des bactéries pathogènes. • Des Plasmides métaboliques qui codent pour des enzymes capables de cataboliser des molécules complexes, aromatiques qui polluent notre environnement (pesticides) ou bien des nutriments comme le lactose, citrate de Na, urée.
  • 80.
  • 81. Réplication La réplication de type Theta θ, uni ou bidirectionnelle, à partir d’une origine de réplication en utilisant l’équipement enzymatique de la bactérie hôte.
  • 82. Une réplication de type « rolling cercle » ou cercle déroulant. Un brin est coupé par une nucléase. Ce brin va se dérouler autour de l’autre brin dans le sens 5’P et la bactérie va synthétiser un brin complémentaire simultanément aux deux brins parents
  • 83. • 2 .7.3 Propriétés • a) Résistance aux antibiotiques (90% plasmidique) les 10% restant (chromosomique). • b) Résistance aux métaux lourds (mercure, sels de cadmium, bismuth, de plomb, d’antimoine et arsénites. • c) Production de substances à rôle pathogène. L’exemple le plus étudié est rencontré chez les Escherichia coli, responsables de diarrhées • d) Production de bactériocines • e) Caractères métaboliques : un grand nombre de caractères biochimiques des bactéries sont d’origines plasmidiques.
  • 85.
  • 87. Morphologie • Certaines bactéries possèdent des structures entourant la paroi. On distingue en réalité 3 types de couches, la capsule, les couches mucoïde et la couche S selon les bactéries. • La capsule, est bien organisée, bien définie et elle est difficilement détachable de la bactérie. • La couche mucoïde, retrouvée chez les bactéries aquatiques est moins bien organisée, diffuse, elle est facilement détachable de la bactérie. • La couche S, plus rigide, très structurée. C’est une couche de surface mise en évidence que par microscopie électronique. Elle est constituée de sous unités protéiques organisées
  • 88. Capsule de Streptococcus pneumoniae visualisée à l’encre de Chine Capsule de Bacillus anthracis visualisée à l’aide d’anticorps fluorescent Capsule de Streptococcus pyogenes visualisée par microscopie électronique à transmission Les capsules bactériennes - capsule au sens stricte : structure bien organisée, facilement mise en évidence par des techniques simples (coloration à l’encre de chine, anticorps, microscopie électronique).
  • 89. La capsule et les couches mucoïdes peuvent êtres regroupées sous le terme de glycocalyx. Le glycocalyx est un réseau de polysaccharides. La couche mucoïde est fréquente chez les bactéries aquatiques et particulièrement importante chez les bactéries du genre Zooglea qui produisent des masses gluantes. Certains polyosides produits par des bactéries ont un intérêt industriel et sont produits comme gélifiant notamment en industries alimentaires : Leuconostoc mesenteroides produit des dextrans, La couche S est composé de protéines et de glycoprotéines, organisés en pavement.
  • 90. Fonctions de la capsule Les bactéries peuvent vivre sans la capsule, mais cette dernière lui confère des avantages grâce à ses rôles : De protection : contre les Ultraviolets, la dessiccation, les agents physiques et chimiques. De Virulence (la pathogénicité) : Elle s’oppose à la phagocytose en diminuant l’adhésion de bactéries aux macrophages. Elle exerce un chimiotactisme négatif sur les leucocytes. Antigénique : les Ag capsulaires sont responsable de la spécificité sérologique (Ag K). A partir de cette propriété, une classification peut être établie (ex : 70 types sérologiques différents chez Streptococcus pneumoniae). La Couche S : Elle est trouvée chez des Archéobactéries ( Methanococcus par ex) et chez des Bactéries ( Chlamydia, Treponema, Helicobacter, Bacillus Clostridium …). La couche S joue un rôle en tant que structure pariétale en plus de la paroi. Elle est impliquée dans l’adhésion, dans la résistance aux protéases des macrophages et dans la protection vis à vis des bactériophages. La couche S sert de filtre excluant aussi bien l’entrée que la sortie des molécules trop grosses.
  • 91.
  • 92. Le flagelle Ce sont des organes locomoteurs spécialisés. Ils sont très rares chez les coques. 2.10.1 Mise en évidence Indirecte : état frais (bactéries en mouvement) ou en milieu semi-gélosé. Plusieurs facteurs influence la mobilité tels que l’âge de la culture, la température (Yersinia sp est immobile à 37°C et mobile à 22°C) Directe : en microscopie optique après avoir épaissi les flagelles par des colorations spéciales (Rhodes, Leifson : fuchsine basique) ; ou en microscopie électronique. Coloration de Rhodes Les flagelles sont fragiles et la préparation du frottis est délicate
  • 93. Technique : Préparation du frottis (utiliser une lame neuve) : laisse couler, sur lame inclinée à 45° au dessus de la cuve à coloration (mettre de l’eau de Javel dans la cuve), 2 gouttes d’une culture en bouillon (culture jeune : 6 à 12 heures) de la souche à étudier. Laisser sécher. * Recouvrir la préparation de mordant de Rhodes pendant 3 mn Laver soigneusement à l’eau distillée. Recouvrir de nitrate d’argent ammoniacal chauffé presqu’à ébullition, et laisser agir 3 à 5 mn. Rincer à l’eau distillée . Sécher observer à l’immersionr et.
  • 94. Les cils, ou flagelles, sont des structures inconstantes chez les bactéries. Ils constituent les organes de locomotion pour les bactéries qui en possèdent. Ils sont retrouvés surtout chez les formes bacillaires et très rarement chez les cocci.. Ils sont au nombre de 1 à 3 selon les espèces. Selon la disposition des flagelles, on distingue les bactéries monotriches (un seul flagelle polaire ex Pseudomonas), lophotriches (une touffe de flagelles polaires P.fluorescens) ou péritriches (flagelles répartis sur toute la surface de la bactérie entérobactérie ex E.coli) et enfin amphitriche (un flagelle dans chaque pôle : Spirillium).
  • 95. . Architecture moléculaire : Le flagelle bactérien est constitué de 3 parties : Le filament hélicoïdal Le crochet Le corpuscule basal C’est une force « proton motrice » qui est responsable de la rotation (mécanisme pas totalement élucidé). C'est-à-dire qu’un gradient de protons se dispersant au travers des 2 anneaux fournit l’énergie nécessaire à la rotation.
  • 96. • Le filament • C’est un cylindre creux constitué d’une seule protéine multimérique : la flagelline • La flagelline, protéine fibreuse, se positionne en hélice rigide qui tourne à la manière de l’hélice d’un bateau. • Le crochet • Il lie le filament au corpuscule basal. • Il a la même composition que le filament, mais à cet endroit, la flagelline ne possède pas le même pas d’hélice, ce qui permet la formation d’un coude. • Le crochet est plus court que le filament, mais plus large. Très flexible, il permet d’induire le mouvement de la bactérie. • La liaison du crochet au filament est assurée par des « protéines associées au crochet » = protéines HAP (« Hook Associated Proteins »). • Le corpuscule basal • Enfoui dans la cellule, il insère le flagelle dans le corps cellulaire. Son architecture, assez complexe, peut être simplifiée en 3 parties : • Une partie mobile = le rotor. • Une partie fixe = le stator. • Un inverseur qui déclenche le mouvement soit dans le sens des aiguilles d’une montre soit dans le sens inverse.
  • 97. Fonctions des Flagelles: 1- Mobilité 2- Le chimiotactisme : les bactéries sont douées de chimiotactisme positif ou négatif du à des signaux envoyés par des récepteurs chimiques au niveau de la membrane plasmique. Les flagelles change de direction dans le sens de la zone de forte concentration en signal : Swarming. 3-Propriétés antigéniques: Ag H
  • 98. Pili ou Fimbriae : De nombreuses bactéries à Gram négatif (exceptionnellement des bactéries à Gram positif) possèdent des appendices de surface plus courts et plus fins que les flagelles et que l'on appelle pili (de pilus = poil), ou fimbriae (filament). On en distingue deux catégories : 1- Les pili communs -de structures protéiques filamenteuses, de 2 à 3 µm de long, disposés régulièrement à la surface de la bactérie. -constitués par la polymérisation d'une même sous-unité polypeptidique, la piline, assemblée à des polypeptides mineurs dont l'adhésine. - Les structures génétiques codantes pour les complexes pili-adhésine sont des opérons en situation plasmidique . -facteurs de pathogénicité : . adhésion aux cellules eucaryotes grace à L'adhésine , favorise la colonisation des muqueuses :épithélium urinaire : colibacilles uropathogènes -protection contre la phagocytose
  • 99. • 2- Les pili sexuels - plus longs - nombre plus restreint (1 à 4) que les pilis communs - codés par des plasmides conjugatifs. - Ils jouent un rôle essentiel dans l'attachement des bactéries entre elles au cours de la conjugaison. - servent également de récepteurs de bactériophages spécifiques.
  • 100. Pili Observations de Rickettsia felis par microscopie électronique à transmission (A) Pilus sexuel entre deux bactéries (B) Petits pili permettant l’adhésion
  • 101. Forme de résistance: Sporulation • 2.11. La spore • Ce sont des structures de résistance formées par certaines bactéries lorsque les conditions deviennent défavorables. Elle permet aux bactéries sporulantes de survivre dans des conditions difficiles et extrêmes de l’environnement. Les genres bactériens les plus connues qui forment des endospores sont Bacillus, Clostridium, Sporosarcina. Ce sont toutes des bactéries Gram (+). D’autres genres sont capables également de sporuler. • Mise en évidence : Les spores sont visibles à la coloration de Gram où elles apparaissent comme des espaces vides à l’intérieur des bactéries : seul le contour de la spore apparaît coloré. A l’état frais, elles apparaissent comme de petites masses réfringentes au sein de la bactérie, ou libres dans le milieu. Il existe des colorations spéciales basées sur le caractère acido-alcoolo-résistant des spores. Exemple : coloration au vert de malachite = coloration de Benito-Trujillo. Après une contre coloration par la fushine, les spores apparaissent vertes dans la bactérie rose. • Endospore ovale centrale et non déformante. B.subtilis Spore de B.subtilisSpore ronde terminale déformante
  • 102.
  • 103. • 2.1 Morphologie • Les spores sont de petites unités ovales ou sphériques. Elles peuvent déformer ou non le corps bactérien. Leur position dans la cellule est variable : centrale, terminale, subterminale. Elles servent également dans l’identification bactérienne. La spore peut-être libre ou non. La recherche de tous ces caractères se fait dans un but taxonomique. Structure et arrangements de l’endospore A = ovale, terminale B = rectangulaire, terminale C = rectangulaire, subterminale D = rectangulaire, centrale E = circulaire, terminale F = circulaire, centrale G = terminale, en forme de club de golf
  • 104. L’endospore bactérienne 2.11.2 Structure La spore possède une paroi et une membrane plasmique identiques à celle de la cellule végétative. -L’enveloppe la plus externe est mince, appelée exosporium. -Sous l’exosporium on trouve le manteau ou la tunique, composée de plusieurs feuillets protéiques. Le cortex est localisé juste sous la tunique. Enfin le protoplaste (cytoplasme) ou coeur de la spore, contient les ribosomes, le nucleoïde et des enzymes inactives.
  • 105. Étapes de sporulation • Stade1: Arrêt de la synthèse de l’ADN, ARN et protéines. Premier changement visible est la conversion de l’ADN en un filament chromatique axial qui s’étend sur presque toute la longueur de la cellule. • Stade2: caractérisée par un cloisonnements membranaire: septum de sporulation. Il se forme par une invagination de la membrane cytoplasmique. • Stade3: La synthèse du septum se poursuit, il s’étend et se détache de la membrane plasmique en formant une préspore visible au ME. • Stade4: la préspore va mûrir progressivement en s’entourant d’un certains nombre de téguments: la paroi sporale et le cortex formés dans les faces interne de la double membrane. La tunique sporale (résistance aux UV grâce au ponts S-S ressemble à la kératine) et l’exosporium ( glycoprotéine) • à l’extérieur. La sporulation modifie la composition antigénique de la paroi, avec synthèse de l’acide dipicolinique et le pompage de Ca2+ (dans le cortex).Il ya changement dans les synthèses et enfin une déshydratation. • Stade5: la lyse bactérienne et libération de la spore.
  • 106. Étapes morphologiques de la sporulation
  • 107. 2.11.4 Propriétés La spore possède de nouvelles propriétés par rapport à la cellule végétative : • Dans la nature (conditions naturelles), la spore permet de résister au manques d’eau et de nutriments. Expérimentalement on a démontré les propriétés suivantes :  La thermo résistance : La spore résiste en général à des températures de 70-80°C pendant 10 minutes, parfois plus. Cette propriété est due à la présence de l’acide dipicolinique, la déshydratation de la spore et aux protéines « SASP » (petites protéines solubles dans l’acides et pouvant se fixer à l’ADN.  Résistance aux agents physiques et chimiques : La spore résiste aux rayons Ultraviolets, aux rayons gamma (Calcium, et SASP). Aux antiseptiques, désinfectants, antibiotiques (la tunique). •  Synthèse d’antibiotiques : Certaines bactéries synthétisent des antibiotiques au début de la phase de sporulation. Exemple : Bacillus licheniformis synthétise ainsi la Bacitracine ; Bacillus polymyxa le polymyxine. Mais aussi des toxines (entérotoxine de Clostridium perfringens) ou des substances à activité biopesticide (toxines qui tue des insectes), •
  • 108. • La Germination • Afin que la spore germe, elle doit se trouver dans des conditions favorables : eau, nutriments, pH, force ionique, température convenable, aucun d’agent antimicrobien. • Placée dans des conditions favorables (eau glucose acides aminés) la spore redonne naissance à une cellule végétative. On distingue 3 stades dans le processus de germination : • L’activation : correspondant à une lésion des enveloppes sporales par des agents physiques (choc thermique) ou chimiques (acides, lysozyme) ou mécaniques (abrasion, choc). • L’initiation débute en présence de conditions favorables d’hydratation et de métabolites effecteurs (alanine, magnésium, adénosine) qui pénètrent à travers les enveloppes endommagées. Des enzymes hydrolytiques dégradent les constituants de la spore ; il y a libération du dipicholinate de calcium. Le cortex ainsi détruit, la spore s ‘imbibe d’eau et gonfle. • L’émergence de la nouvelle cellule végétative, grâce à l’altération des enveloppes.
  • 109. Schéma de la sporulation et de la germination bactérienne
  • 110. Intérêt de la sporulation • La survie dans un milieu hostile • La dissémination des maladies: tétanos botulisme, • L’ identification bactérienne
  • 111. mésosome -C’est une invagination de la mbp qui peut être lamellaire ou globulaire -Il disparaît chez les sphéroplaste -Gram+: 1 ou+ de grande taille -Gram-: petit et rare -Rôle: - rôle incertain dans la respiration -Division cellulaire -Réplication de l’ADN vue que ce dernier est toujours lié au mésosome

Notes de l'éditeur

  1. Les nucléosides sont des glycosylamines constitués d'une base nucléique liée à un ribose ou un désoxyribose via une liaison glycosidique
  2. Liaison phosphoanhydre. Liaison à haut potentiel énergétique entre deux groupes phosphates.
  3. rosaire
  4. entrelacé
  5. Le pas de l’helice = distance pour un tour de spire 3.4nm il y a donc 10 paires de base en moyenne par tour de spire
  6. Des plasmides R, plasmides Col , plasmides de virulence, Plasmides métaboliques
  7. L’insertion des flagelles est probablement cytoplasmique du fait que l’action du lysozyme sur la paroi prouve l’ancrage du flagelle au niveau de la membrane plasmique : granule ou corps basal. Cette structure comprend deux anneaux protéiques. Le plus interne est relié à la membrane plasmique (système d’exportation: anneau S et M), alors que le plus externe est relié au LPS et au peptidoglycane