Microbiologie cas

Microbiologie

Livre microbiologie : « Biologie des microorganismes BROCK » et « Microbiologie 2ème édition Prescott, Harley... »

Notes :

• CC1 sur CM coeff 0,3 (16 à 18/03) → que sur chapitre 1 et 2
• CC2 sur TP (à la 3ème séance de TP) coeff 0,15 (3ème séance de TP)
• CC3 sur CM coeff 0,3 (contrôle final en juin) → que sur chapitre 3, 4 et 5
• CC4 sur TD/TD coeff 0,25 (contrôle final en juin)

Chapitre 1 : Structure des microorganismes :

1. Introduction : Présentation :

• Définition : Étude des organismes vivants qui ne sont pas visibles à l’œil nu (microorganismes dont la taille est inférieure à un dixième de millimètre)

• Microorganismes de petites tailles
• Présents en grand nombre
• De nature diverse et variée (et vaste)
• On en dénombre plusieurs milliers d'espèces dont très peu sont connues à l'heure actuelle
• Microorganismes souvent présents à l'état de cellule unique simple ce qui les différencie des cellules animales et végétales (car ces dernières survivent qu'en présence d'autres cellules)
• Ces microorganismes sont autonomes et peuvent se multiplier de façon indépendante dans la nature
• Deux critères essentiels qui caractérisent les microorganismes :

• 1) Une cellule microbienne peut dont assurer toutes les fonctions vitales du microorganisme à sa vie :

• Production d'énergie
• Reproduction

• 2) Ce sont des organismes ubiquitaires car ils sont présents dans tous les milieux (organismes vivants les plus abondants sur Terre). On les retrouve :

• Dans l'air
• Dans l'eau
• Sous Terre

• Les virus appartiennent aux microorganismes bien que ce soit des organismes acellulaires
• De nos jours, la microbiologie est une science essentielle, récente (moitié 19ème siècle) et qui a pour objectif de mettre en évidence les microorganismes.
• La microbiologie est une science fondamentale car elle a de nombreux impacts sur la science
• Pour mettre en évidence les microorganismes, deux voies sont possibles :

• 1) Soit par observation directe des microbes

• Opérée dès la fin du 17ème siècle grâce aux progrès techniques de Van Leeuwenhoek par le développement d'une sorte de grosse loupe
• Ce scientifique a appelé ces espèces animalcules

• 2) Soit par mise en évidence de phénomène « anormaux » sans présence de microorganismes

• On retrouve par exemple l'exemple des fermentations

• Les microorganismes sont utilisés depuis l'Antiquité pour développer certains produits alimentaires (les travaux de Louis Pasteur ont permis de justifier les fonctions de fermentation)

• On retrouve également l'étude des maladies infectieuses

• Les maladies infectieuses sont causées par des microorganismes
• La découverte de l'importance des microorganismes dans le développement de maladies infectieuses a été mis en évidence par Robert Koch (exemple via la maladie de l'Anthrax causée par le Bacillus Anthracis

• On retrouve également dans l'écologie des sols

• Par exemple dans le recyclage des sols (l'activité microbienne permet le renouvellement de l'azote, du phosphore...)

• 2 types d'orientation fondamentale et appliquée de la microbiologie sont observées (fondamentale et appliquée)

1. Impact des microorganismes sur l'Homme :

1. Microbiologie fondamentale

• Elle a permis les principales avancées dans de nombreux domaines scientifiques (biochimie, physiologie, génétique, biologie moléculaire...)
• Elle a permis de fournir des outils de recherche qui sont les plus accessibles pour étudier les processus biologiques

• Par exemple, elle fournit des organismes modèles qui seront conservés dans le vivant pour comparer à d'autre organismes inconnus (exemple d'Escherichia Coli chez les procaryotes ou Saccharomyces cerevisiae chez les eucaryotes)

• On peut comprendre l'importance de ce domaine en regardant les derniers prix nobel reçu par des microbiologistes (prix Nobel sur le cycle cellulaire, prix Nobel grâce à l'opéron lactose, prix Nobel sur la télomérase...)

1. Microbiologie appliquée

• Elle correspond à des problèmes pratiques (problèmes de sociétés) tel que :

• La médecine

• Les maladies infectieuses sont dues à des microorganismes pathogènes (bactéries, virus, champignons, parasites de type protozoaires)[pic 1]
• Mais il faut bien retenir que tous les microorganismes ne sont pas pathogènes (bactéries commensales non pathogènes) → le pourcentage de microorganismes pathogènes est très très faible
• La connaissance des microorganismes va permettre de développer des « armes » pour lutter contre ces espèces
• En effet, les microorganismes peuvent être utilisés pour produire et développer des médicaments (antibiotiques)

• L'agronomie

• Les microorganismes sont les acteurs fondamentaux du recyclage d'azote, de carbone, de soufre, des nutriments dans les sols → cela permet la nutrition des plantes et permet d'assurer la fertilité des sols (donc d'avoir des récoltes pérennes = possible augmentation des rendements)[pic 2]
• Certaines légumineuses s'associent à un ensemble de microorganismes → interaction de type mutualiste (les deux partenaires tirent bénéfice de l'interaction)

• Notre exemple concerne des bactéries qui peuvent capter l'azote de l'air, l'absorber et le transformer en ammonium. Cet ammonium pourra bénéficier aux légumineuses, alors que seule, elles ne pourraient pas capter l'azote de l'air)

• On retrouve également leur action dans l'élevage

• Exemple des  vaches qui seules, ne peuvent pas bénéficier de l'action de l'herbe mais qui fait intervenir des bactéries des parois de l'intestin de la vache (les rumen) qui vont donc transformer le bol alimentaire d'herbe en quelque chose de potentiellement utilisable et transformable en protéines animales

[pic 3]

• L'industrie         

• Elle touche plusieurs secteurs

• Secteur agroalimentraire (IAA)

• Ils peuvent être utilisés pour produire certains aliments :

• Bénéfice issu de la fermentation (pain, fromage, alcool, vin, bière)
• On retrouve des additifs produits par les microorganismes (exemple de certains colorants)

• Ils peuvent être utilisés comme compléments alimentaires (fonction d'additifs)
• Ils peuvent aussi être utilisés pour assurer la protection des denrées alimentaires contre la contamination microbienne

• Secteur énergétique

• Ils peuvent servir pour produire des solutions alternatives aux énergies fossiles. Formation des biocarburants :

• Début dans les années 1970
• Elle fonctionne à partir d'une biomasse (céréales comme le maïs, déchets forestiers comme le bois ou résidu de bétrave ou canne à sucre) riche en sucre (saccharose dans la canne à sucre, amidon dans les céréales, ou cellulose dans le bois)
• Une fois cette biomasse récupérée, l'action de certains microorganismes  va permettre de produire du glucose en grande quantité qui sera utilisé pour assurer d'autres processus de fermentation faisant intervenir d'autres microorganismes et permettant d'obtenir d'autres produits (type éthanol)[pic 4]

• Ils peuvent servir pour former des biogaz → assurer des mécanismes de méthanisation (= production de gaz méthane)

• Déchets récoltés et accumulés dans des silos → formation de boue[pic 5]
• Ajout de microorganismes dans les silos permettant la digestion des déchets → formation de molécules secondaires
• Molécules secondaires utilisées par d'autres bactéries (bactéries méthanogènes) → leur métabolisme leur permet de produire du méthane (CH4)
• Ce biogaz (méthane vert) sera utilisé par exemple pour chauffer certains bâtiments

• Secteur environnemental

• Ils assurent la protection de l'environnement[pic 6]

• Par exemple la bioremédiation (dépollution bio)

• Les microorganismes pourront adsorber et dégrader les produits polluants (hydrocarbures, solvants, pesticides...)

• Par exemple, pour éliminer des marées noires de pétrole, on peut ingérer un grand nombre de bactéries qui vont digérer le pétrole présents dans l'eau

• Secteur des biotechnologies

• Utilisation de microorganismes capables de synthétiser des molécules utiles pour l'Homme

• Vitamines pour contrer les carences
• Utilisation d'enzymes pour accélérer les réactions chimiques
• Utilisation d'antibiotiques

• Utilisation également dans la production pharmaceutique (par modifications génétiques)

• Insuline qui est ultra utilisée (synthétisée par organismes génétiquement modifiés)

• Les préoccupations des microbiologistes sont ici de savoir comment fonctionnent les microorganismes et donc de trouver des moyens pour améliorer le bienfait des microorganismes ou à l'inverse d'inhiber l'action de ces espèces

• L'un des objectifs essentiels est de savoir où l'on peut trouver les organismes vivants (identifier leur localisation) à partir de la classification du monde vivant.
• Voici les 4 caractéristiques animales :

• Les animaux tirent leur énergie de l'oxydation de la matière organique par microorganismes
• Les microorganismes accumulent des réserves (graisses ou glycogène)
• Les microorganismes sont mobiles
• Au niveau cellulaire, pas de paroi chez les animaux

• Voici les 4 caractéristiques végétales :

• Energie via photosynthèse
• Amidon
• Pas mobiles
• Paroi cellulaire

• Le soucis des microorganismes, c'est que leurs caractéristiques n'étaient pas propres à un groupe (certaines bactéries sont photosynthétiques, d'autres non, certaines sont mobiles, d'autres non, certaines ont une paroi cellulaire, d'autres non) → formation du règne des protistes (groupe des microorganismes connus)

• Fin 19ème siècle, mise en place de 3 groupes « règnes »

• Animaux
• Végétaux
• Protistes

• A partir du 20ème siècle et l'apparition des eucaryotes et procaryotes, mise en place de 4 groupes « règnes »

• Animaux
• Végétaux
• Protistes supérieurs (eucaryotes) = bactéries
• Protistes inférieurs (procaryotes) = protozoaires, algues et champignons

• En 1976, mise en place de 5 règnes (on parle de mode de classification phénétique car il se fait en fonction de critères phénotypiques comme la mobilité, la présence de parois, la nature de leur réserve et le mode de formation d'énergie)

• Animaux
• Végétaux
• Protistes (algues et protozoaires)
• Mycetes (champignons)
• Moneres (procaryotes unicellulaires)

• Cette classification ne permet en revanche pas d'établir une parenté entre les espèces et donc d'observer les descendances entre espèces (elle ne retrace que sur l'histoire évolutive du génome)
• C'est de ce fait qu'une autre approche a été mise en place pour permettre de classer les espèces en fonction également de leur descendance → classification phylogénétique

• Pour mettre en place cette classification retraçant les caractéristiques des espèces et leur descendance, il va falloir déterminer les génomes des espèces pour pouvoir rapprocher ou non des espèces. Pour cela, il faut utiliser des outils modernes permettant de séquencer les génomes des espèces.
• Dans le cas de génomes proches → on est confronté à deux espèces proches au niveau évolutif (elles seront donc classées ensemble)
• Dans le cas de génomes éloignés → on est confronté à deux espèces lointaines au niveau évolutif (elles ne seront donc pas classées ensemble)
• Les différences sont dues à des mutations observées lors de la réplication du génome

• Le séquençage du génome des espèces est utile que pour certains gènes → ce sont les gènes conservatifs au cours du temps

• C'est la raison pour laquelle, la comparaison inter-espèces se fera à partir de la comparaison des séquences codantes des gènes qui codent les protéines
• On pourra donc s'intéresser également aux ARN (16S, 18S) et on comparera donc leur séquence
• Différence de séquence pour ARNr 16S et 18S que d'un nucléotide entre levure et Homme → origine commune entre ces 2 espèces

• Toutes les espèces vivantes à l'heure actuelle ont un ancêtre commun universel (LUCA « Last Universel Commun Ancestor ») = il y a 3,5 x 10^9 ans

• A partir de cet ancêtre procaryote, apparition de différentes mutations, de la sélection naturelle, on a obtenu les différentes espèces que l'on retrouve aujourd'hui
• Cette phylogénie nous a amené à 3 règnes bien distincts :

• Règne des bactéries
• Règne des eucaryotes = Eucarides
• Règne des procaryotes différents des bactéries = Archées

• 3 grands groupes de microorganismes

• 1) Règne des protistes (on parle de protistes 'supérieurs')

• Organismes protophytes (algues vertes, brunes, rouges)
• Organismes protozoaires (paramécie, toxoplasme, plasmodium)

• 2) Règne des Mycètes (on parle de protistes 'supérieurs')

• Levure moisissures

• 3) Règne des monères (on parle de protistes 'inférieures')

• Bactéries

• Bactéries photosynthétiques
• Bactéries non photosynthétiques

• Archées

• 4) Virus

• Pas de métabolisme
• Occupent une place à part dans le monde microbien

• Il existe beaucoup de différences entre organismes ayant une sutrcuture procaryotes et organismes ayant une structure eucaryotes

• Différence au niveau de l'organisation génétique

• Chez eucaryote, génome dans noyau protégé par membrane nucléaire
• Chez procaryote, génome présent simplement dans le cytoplasme

• Différence au niveau du nombre de chromosome

• Chez eucaryote, plusieurs chromosomes (les chromosomes sont souvent linéaires)
• Chez procaryote, un seul chromosome (ce chromosome est généralement circulaire)

• Différence de taille du génome

• Les procaryotes ont un génome plus petit
• Les eucaryotes ont un génome plus grand que procaryotes

• Organisation des gènes plus complexes chez eucaryotes (présence d'introns, qui sont des séquences non codantes qui séparent les exons, séquences codantes)

• Absence d'introns chez les procaryotes

• Transcription

• Elle donne un seul ARNm chez les procaryotes et donc la traduction donnera une seule protéine
• Elle donne plusieurs ARNm chez les eucaryotes qui dépendront du nombre d'exons, de l'épissage et de la maturation (l'ARNm mature codera pour une protéine donnée)

• Différences des structures cellulaires

• Chez les eucaryotes, présence de différemment compartiment noyau ou cytosol dans lesquels on retrouve des organites (mitochondries, appareil de Golgi)

• Chez les algues (et certains végétaux) → présence de chloroplaste, lieu de la photosynthèse (on pense que les chloroplastes ont une origine bactérienne)
• Présence d'un réticulum endoplasmique avec vésicules qui transportent des molécules vers la membrane ou vers l'extérieur de la cellule
• L'appareil de Golgi (= système de vésicules), qui sert à la modification des protéines à sécréter
• Les vacuoles ou lysosomes servent à dégrader les déchets et détoxifier la cellule eucaryote
• Présence d'un cytosquelette très développé (= squelette interne) → réseau de fibres intracellulaires composé d'actine et de tubuline qui va permettre d'organiser dans l'espace les différents organites, de les faire se déplacer au cours du développement de la cellule, assure la déformation de la cellule eucaryote et peut même servir à la mobilité de celle-ci

• Chez les procaryotes, pas d'organites, et ces cellules ressemblent aux mitochondries (ces mitochondries possèdent leur propre ARN mitochondriale, une double membrane

• Chez les procaryotes il existe des protéines apparentés à l'actine et à la tubuline et ces procaryotes présentent donc également un système de cytosquelette moins développé que chez les eucaryotes

• Différence de division cellulaire

• Chez les eucaryotes et procaryotes, une cellule mère se divise en deux cellules filles identiques
• En revanche différence au niveau moléculaire

• Chez les eucaryotes, la division se fait par mitose pour les cellules non sexuelles et par méiose pour les cellules sexuelles (cette méiose donne 4 cellules filles haploïdes)
• Chez les procaryotes, absence de mécanisme de mitose et pas de mécanismes de reproduction sexuée

Chapitre 2 : La cellule procaryote, structures et fonctions :

2. Introduction :

• La morphologie bactérienne correspond à :

• 1) La forme des cellules + 2) Les arrangements cellulaires

• Forme majoritaires :

• La forme majoritaire des cellules est une forme circulaire (on parle de cocci ou coques)

• Les cocci sont des formes très communes dans la nature
• Ces cocci peuvent être sous forme de monocoque ou peuvent s'assembler entre eux (exemple de tétracoque si assemblage de 4 cocci, de diplocoque si 2 cocci)
• Ces cocci peuvent également s'assembler en chaîne → on parle de streptocoque
• Si les cocci s'assemblent en 'grappes' → on parle de staphylocoque

• On retrouve également une abondance de bactéries en forme de bâtonnets (= on parle de bacilles)

• Peuvent être de tailles très courtes

• Formes minoritaires :

• Certaines bactéries vont avoir des formes de bâtonnets une partie de leur vie (par exemple lors de leur multiplication) mais en présence d'un milieu avec absence de nutriments, elles observeront des modifications morphologiques et passeront en forme de cocci
• Certaines ont une forme hélicoïdale

• Elles sont fines, longues avec des formes spiralées

• Certaines auront des formes de filaments (avec des appendices)

• 3) La taille des cellules

• Elle varie beaucoup entre les bactéries
• On retrouve des bactéries de petites taille (200 à 300 nm) = taille d'un gros virus
• Les plus grosses bactéries auront une taille d'environ 10 micromètre = taille d'un petit eucaryote
• La taille moyenne des bactéries est d'environ 1 micromètre
• Une cellule procaryote est généralement plus petite (sauf exception) qu'une cellule eucaryotes avec
• Cette petite taille à des conséquences sur les propriétés écologiques et évolutives
• La petite taille influence efficacité du métabolisme

• Le métabolisme dépend des échanges que la cellule entretien l'extérieur

• 1) Entrée de nutriments
• 2) Produits toxiques obtenus suite aux échanges qui sont sécrétés hors de la cellule

• Les échanges sont effectués à travers la membrane plasmique

• Les échanges sont d'autant plus efficaces si la surface membranaire S est élevée par rapport au volume total Vt
• Une petite cellule à un rapport S/Vt supérieur à une grosse cellule donc le métabolisme d'une petite cellule est d'autant plus efficace que celle d'une grosse cellule → cela permet d'améliorer la vitesse de division (donc les organismes procaryotes se développent plus rapidement que les organismes eucaryotes)

• La bactérie se développe plus vite qu'une levure par exemple
• Une niche écologique sera donc plus facilement le lieu de présence des procaryotes que des eucaryotes
• Ces microorganismes procaryotes ont une incidence énorme dans le fonctionnement des milieux terrestres et aquatiques

• L'évolution des procaryotes est plus rapide

• Les mutations sont le moteur de l'évolution
• Plus la division est rapide, plus on pourra évoluer rapidement avec l'apparition de mutations positives retenues par la sélectivité
• Cette évolution plus rapide laisse donc une meilleur adaptation aux variations des conditions extérieures

1. Structures et fonctions :

• Les procaryotes ont une même structure fondamentale et possèdent les mêmes éléments de bases que l'on retrouve chez toutes les cellules procaryotes :

• Le génome
• L'intérieur de la cellule qui est le cytoplasme avec éléments conservés comme les ribosomes qui font de la synthèse protéique
• Cellule procaryote délimitée par membrane cytoplasmique et protégée par une paroi cellulaire

• A côté des structures essentielles, on retrouve, selon la nature des procaryotes, des structures facultatives

1. La paroi :

• Enveloppe rigide, solide, qui recouvre la paroi des bactéries
• Structure très importante chez eucaryotes

• 1) Paroi cellulaire qui donne la forme de la cellule (elle impose la forme de la cellule)

• Elle est composée de molécules, de composés uniques, propres aux procaryotes

• 2) Elle a un rôle de protection cellulaire

• Protection de la lyse (car surpression à l'intérieur de cellule procaryote)
• Elle empêche explosion des cellules

• 3) Elle peut avoir un pouvoir pathogène chez certains microorganismes
• 4) Certains antibiotiques ciblent la paroi bactérienne
• 5) Certains virus infectent procaryotes → la paroi cellulaire joue le rôle de récepteur à ces virus

• Composition

• 2 types de parois chez les bactéries (mis en évidence par différence de coloration des bactéries GRAM + et GRAM -)

• 2 colorations possibles → violet = bactéries Gram + ou rose = bactéries Gram -
• Le résultat de coloration dépend de la nature des parois cellulaires

• Utilisé en tant que critère caractéristique des bactéries
• Protocole :

• Réaliser un frottis et le fixer
• On fixe microorganimes sur la lame
• Utiliser des bains de colorants successifs
• Colorant rentre das les cellules et est chargé positivement (il se fixe aux molécules du cytoplasme chargé – comme les ARN)
• Puis 3ème étape avec utilisation d'un autre bain de coloration avec Iode (chargé -), qui va prendre la place des ARN et va se complexer avec le cristal violet + → formation d'un complexe qui se précipite (= formation d'un précipité stable) → on a donc piégé de façon stable le cristal violet = c'est l'étape de MORDANCAGE
• Puis 4ème étape, on plonge dans une bain d'alcool

• 2 cas :

• CAS 1 = cristal violet toujours piégé, donc bactéries violettes (comme elles ont gardé la coloration, on parle de GRAM positive)
• CAS 2 = cristal violet sorti des cellules, donc bactéries incolores (comme elles ont perdu la coloration, on parle de GRAM négative) → ces bactéries incolores sont difficilement observables

• Puis en 5ème étape, on procède à une contre-coloration en rouge

• 2 cas :

• CAS 1 = le violet l'emporte sur le rouge, donc les bactéries GRAM + restent violettes
• CAS 2 = les bactéries incolores deviennent rouge / rose , donc les bactéries GRAM – sont rouges

• Le composé caractéristique commun aux deux parois (GRAM + et GRAM -) est le peptidoglycane

• C'est un énorme polymère constitué d'une chaîne de sucres auxquels se raccrochent des petits peptides
• Il a l'apparence d'un filament qui entoure plusieurs fois la bactérie sur plusieurs épaisseurs
• Les filaments sont associés entre eux par des ponts (les filaments ne peuvent donc pas trop s'écarter les uns des autres) → cela apporte la rigidité

• Au niveau moléculaire le filament est constitué de

• 2 sucres reliés entre eux répétés n fois

• Le premier sucre est l'acide N-acétylglucosamine (NAG)
• Le deuxième sucre est l'acide N-acétylmuramique (NAM)
• Les deux sucres sont liés par une liaison glycosidique béta (1 → 4)

• Sur le résidu COOH du NAM se fixe un petit tétra-peptide constitué de 4 acides aminés

• Le premier résidu est du L-Alanine dans tous les cas (invariables)
• Le deuxième résidu est du D-Glutamate dans tous les cas (invariables)
• Le troisième résidu (= extrêmement important) est toujours un acide di-aminé (Lysine, Arginine) soit lysine soit acide diaminopulminate
• Le quatrième résidu est de la D-Sérine dans tous les cas (invariables)

• Chez les GRAM - → Le troisième peptide porté par un NAM avec une fonction amine libre pourra établir une liaison peptidique avec un COOH libre d'un autre peptide porté par un autre NAM → apporte une certaine solidité
• Chez les GRAM +, présence au niveau du 3ème résidu qui est de l'Alanine d'une liaison peptidique qui se fait par addition de 5 Glycine en plus sur un autre tétrapeptide

• Ce peptidoglycane (PDG) est une structure caractéristique des bactéries (absent des eucaryotes et absents des archées)

• NAG et NAM spécifiques au monde bactérien

• En MET, la paroi GRAM + est caractérisée par une paroi épaisse mais avec une structure simple (= paroi lisse)

• Entre 20 et 80 nm
• Structure homogène
• Paroi constitué à 90% du peptidoglycane (PDG)
• Les 10% restant seront constitués de molécules spécifiques de la paroi GRAM + (acide téichoïques et acide lypo-téichoïques)

• Ce sont des polymères de glycérol (3C) ou de ribitol (5C) couplés à des phosphates
• Fonction alcool couplé soit à un sucre, soit à une Alanine
• Le motif est répété n fois pour former des molécules linéaires

• Les acides téichoïques sont branchés directement le PDG
• Les acides lypo-téichoïques traversent le PDG et sont branchés au niveau de la membrane plasmique
• Ces acides interviennent dans :

• Le maintien de la paroi (solidification, rigidité)
• L'amélioration du transport des molécules chargées aux travers de la paroi (par exemple des ions)

• EN MET, la paroi GRAM – est caractérisée par une paroi très fine mais avec une succession de feuillets denses ou imperméables aux électrons, ce qui nous laisse penser à une structure complexe

• Parois beaucoup plus riche en lipides (11 à 22% de lipides) que chez GRAM + (4%)
• On retrouve du PDG qui ne correspond à seulement 1 à 3nm et correspond seulement à 5 ou 10% de la paroi
• Au-dessus du PDG, présence d'une double membrane supplémentaire (donne la structure en feuillet) mais qui est différente de la membrane cytoplasmique

• La première moitié est identique au feuillet lipidique de la membrane plasmique (constitué de phospholipides comme la membrane plasmique)
• Le deuxième feuillet le plus externe est constitué de lipides caractéristiques = complexe lypopoly-saccharide (qui remplace les phospholipides) → on parle de LPS

• Ce LPS est caractéristique des bactéries GRAM -
• Ce LPS est constitué de deux grandes parties :

• Une partie de type polysaccharide (tournée vers l'extérieur) subdivisable en deux

• La région centrale ou cœur, très peu variable, dans laquelle on rencontre des hexoses (sucres à 6C), du NAG et des heptoses (7C)
• Une chaîne terminale appelée chaîne O, très variable, qui est constitué d'hexose (galactose, mannose) et de sucres plus rares répétés une vingtaine de fois

• Cette chaîne sort de la membrane
• La variabilité de cette chaîne apporte la variabilité antigénique de la bactérie qui pourra donc être reconnue par le système immunitaire
• Cette partie étant hyper variable, c'est un atout pour certaine bactérie, car la composition de la chaîne O pourra varier au cours de l'infection et donc ne sera plus reconnue par le système immunitaire et pourra donc continuer d'infecter l'individu

• Une partie de type lipidique (on parle de lipide A)

• Partie très peu variable
• Il est constitué d'un disaccharide (glucosamine) qui sont couplés à des phosphates et à des AG (ce sont ces AG qui donnent la nature du dissacharide)
• Si la bactérie est dégradée par le système immunitaire, une partie du LPS → Le lipide A, peut être libéré dans l'organisme infectée  et peut donc être toxique pour l'organisme (exemple des Salmonelles)

• On parle donc d'endotoxine pour le lipide A (à l'intérieur de l'organisme)
• A ne pas confondre avec des exotoxines, protéines sécrétées en dehors

• Présence de protéines associés à la membrane externe :

• Lipoprotéine de Brown

• Toute petite protéine, très abondante, au niveau interne
• Elle fait le lien entre membrane externe et PDG

• Certaines protéines sont trans-membranaires (traversent la membrane)

• Elles sont impliquées dans le transport de molécules
• On retrouve les porines

• Protéines trans-membranaire qui s'associent généralement par 3
• Leur association créée un canal (un trou) par lequel pourront passer les nutriments par exemple, au travers de la membrane

• Il existe un espace entre le PDG et la membrane plasmique = espace périplasmique

• C'est un espace aqueux (consistance d'un gel) du à la présence en grande quantité de protéines
• Ces protéines peuvent être :

• Des enzymes qui pourront intervenir dans la dégradation initial de grands polymères (sucres) qui nécessitent leur découpe pour entrer dans les cellules et être utiles → enzymes hydrolytiques
• Des protéines de liaison → elles acheminent les molécules vers la membrane interne pour les faire passer dans la cellule (elles facilitent le passage des molécules au travers de la membrane plasmique)
• Des protéines chimiorécepteurs → elles font passer les signaux extérieurs et impliquent une réponse  

• Différence de colorations

• L'alcool a deux effets sur bactérie GRAM -

• L'alcool va solubiliser certains phospholipides et va former des trous dans les membranes plasmiques et double membrane (effet sur les deux types de bactérienne
• L'alcool a un effet déshydratant (pompage d'eau)

• Au niveau GRAM + → structure très riche en eau, le caractère épais de la paroi GRAM + se rétracte et les différentes couches de la paroi vont se superposer (on créé donc une structure imperméable, très fin mais compacte
• Au niveau GRAM - → le PDG étant très fin, on comprime les couches mais il restera des maille du coup l'alcool va quand même entrer, venir se fixer sur la coloration pourpre et venir décolorer la bactérie en libérant le complexe

CE QUI EST COLORE PAR GRAM → CE SONT LES ACIDES NUCLEIQUES

MAIS LA COLORATION DEPEND DE LA PAROI

• GRAM + et GRAM → organisation vraie pour la majorité des bactéries
• Mais certaines bactéries ne respectent pas ces types d'organisation

• Ce sont les myco-bactéries

• Présence en grande quantité d'acide micolique = lipides complexes ramifiés à très longue chaîne hydrophobe (entre 60 et 90 C) → ils sont liés au PDG et sont exposés vers l'extérieur de la paroi
• Acide micolique extrêmement abondants, ils sont entourés d'une enveloppe très hydrophobe → elle empêche l'entrée d'un grand nombre de composés
• Par conséquent, la coloration de GRAM ne fonctionne pas pour ces myco-bactéries car elle ne peut pas franchir la barrière d'acide micolique
• Ces bactéries sont essentielles de part leur fonctions pathogène (= efficacité du pathogène protégé par cette barrière d'acide micolique)

• Lèpre
• Tuberculose

• Pour les colorer :

• Utilisation d'une coloration au procédé difficile → fuschine
• Cette coloration nécessite de la chaleur (= chauffage) et un composé très hydrophobe (= le phénol) qui va perméabiliser la paroi permettant ainsi l'entrée du colorant
• Cette coloration fonctionne sur les mycobactéries mais également sur tous els autres types de bactérienne
• Vient ensuite une étape de décoloration (= traitement sévère) à pH acide et en présence d'alcool

• Permet la décoloration de toutes les bactéries à l'exception des mycobactéries qui vont garder leur coloration → on parle donc de bactéries acido-alcolo résistantes

• Bactéries sans parois → les mycoplasmes

• Bactéries sans PDG
• Si elles n'ont pas de paroi :

• Elles n'ont pas de forme particulière → elles pourront donc se déformer
• Pour ne pas éclater sous l'effet de la pression interne, elles ont une membrane plasmique plus résistante que la membrane plasmique des autres bactéries
• Elles sont présentes dans des milieux protégés de la lyse osmotique et notamment dans le milieu intérieur des animaux et des êtres humains (les mycoplasmes ne peuvent donc survivre qu'à l'intérieur des animaux)

• Certains sont pathogènes

1. La membrane plasmique :

• Elle entoure l'intégralité de la cellule et sépare le milieu extracellulaire du cytosol
• C'est une structure qui fait partie des structures les plus conservés du monde vivant → elles ressemblent énormément à la membrane plasmique des cellules eucaryotes

1. Bactéries :

• Composition

• 40% de lipides en double feuillet

• Principalement des phospholipides → molécules de glycérol sur lesquels se branchent des AG (= les liaisons entre glycérol et AG = fonctions esters)
• Ces phospholipides sont extrêmement mobiles dans la membrane plasmique → on parle donc de fluidité membranaire (nécessaire à la survie des cellules)
• Ces phospholipides ont des déplacement latéraux sur les feuillets mais rarement par flip-flop d'un feuillet à l'autre

• 60% de protéines de deux types :

• Protéines trans-membranaires qui traversent l'intégralité de la membrane plasmique → ce sont les plus représentatives (60 à 80% des protéines de la membrane)

• Elles ont des parties hydrophobes dans leur séquence d'AA orientée vers l'espace inter-membranaire et des partie hydrophile orientées vers le cytosol aqueux ou vers le côté extracellulaire

• Protéines périphériques → ne traversent pas la membrane plasmique

• Elles sont localisées au niveau de la membrane plasmique et auront des interactions avec protéines trans-membranaires (au niveau des parties hydrophiles)
• Elles vont pouvoir également interagir avec les parties hydrophobes
• Les protéines sont douées de mobilité au sein de la membrane plasmique

• Structure

• Structure fine et mince d'environ 8 nm
• Constitué à 40% par des lipides qui s'organisent en feuillet (bicouche lipidique) et de 60% de protéines

• Chez les procaryotes on ne retrouve jamais de stérol !!! (comme le cholestérol) sur la membrane plasmique

• A la seule exception près des mycoplasmes sur lesquels on retrouve des hopanoïdes qui sont une classe de stérols

1. Archées :

• Présence d'une membrane plasmique différente des bactéries car ils vivent dans des milieux extrêmes (haute température, pH très acide)
• Différences avec bactéries :

• Présence de double feuillet lipidique mais chez les phospholipides d'Archées → liaison éther entre glycérol et chaîne hydrophobe d'hydrocarbures (= polymères isoprènes) [contrairement à liaison ester entre glycérol et chaîne d'AG chez bactéries]
• Organisation des lipides

• Si diéther de glycérol, organisation normal de la bicouche lipidique
• En revanche, si tétra éther de glycérol, il peut y avoir une organisation en mono-couche lipidique (les deux parties hydrophile sont donc reliées entre elles ce qui apporte de la stabilité contrairement aux bicouches lipidiques)

1. Fonctions membranes plasmiques :

• Fonctions membrane plasmique

• A) Elle joue le rôle de barrière en empêchant fuite de composés vers l'extérieur et l'entrée de composés vers l'intérieur
• B)Mais elle contrôle les échanges cellulaires avec l'extérieur grâce à l'action de protéines

• a) Les porines

• Elles s'associent en trimère et assurent le transport de molécules par simple diffusion (= elles passent simplement au travers du canal sans créer d'interactions)

• b) Les transporteurs (= ou perméases)

• Ils fixent de façon spécifique la molécule à transporter
• Différents systèmes de transporteurs :

• Uniports = un seul type de molécule peut être transporté de l'extérieur vers l'intérieur → transport d'une molécule unidirectionnelle-ment
• Symports = deux types de molécules transportées unidirectionnelle-ment
• Antiports = Deux types de molécules transportées en sens contraire (quand l'un rentre dans un sens, l'autre rentre en même temps dans le sens opposé)

• Différents systèmes de transports :

• Diffusion facilitée → pas besoin d'énergie pour assurer le transport (peu représenté chez les procaryotes)
• Transport actif → la molécule doit se fixer sur transporteur et le transport nécessite de l'énergie pour assurer la mobilité (rencontré chez les bactéries)
• Transport par translocation de groupe → lorsqu'une molécule est transportée, elle est modifiée chimiquement par fixation d'un groupement chimique (spécifique des procaryotes et bactéries → exemple du système PTS)

• Système PhosphoTransféraseSystem
• Il est utilisé dans le transport du glucose (entrée du glucose entraîne la fixation de phosphate sur le 6 → glucose-6P)

• C) Production d'énergie assurée par la membrane plasmique sur laquelle on retrouve

• Enzymes des chaînes respiratoires
• Chaînes de transport d'électrons
• ATP-synthase qui fabrique ATP
• La membrane plasmique des procaryotes a donc la même fonction que membrane interne mitochondrie (hors mitochondrie = origine bactérienne)

• D) Support physique pour des structures externes

• Exemple de filaments (= ancrés sur cette membrane)         

• Cytoplasme, phase aqueuse constitué de deux phases distinctes

• Phase dispersante = phase soluble

• Constitué à 70% d'eau
• Plus des molécules solubles (eau, ions...)

• Phase dispersée = particules

• Ribosomes

• Structure procaryote
• Ils assurent la synthèse protéique
• Particules de grosses tailles (entre 20 et 30 nm) sphérique
• Très nombreux dans cytoplasme
• Ils sont caractérisés par une constante de sédimentation = 70 S (= vitesse des particules lorsqu'elles sédimentent après centrifugation → plus valeur grand, plus particule grosse) [contrairement aux eucaryotes avec ribosomes de 80 S]
• Ils sont constitués de deux sous unités

• Petite = 30 S [contre 40 S chez eucaryotes]
• Grosse = 50 S [contre 60 S chez eucaryotes]

• Sous unités contiennent protéines et ARN

• Petite = 21 protéines + 1 ARN (le 16S)
• Grosse = 34 protéines et 2 types d'ARN (5S et 23S)
• Les ARN 16S et 23S sont majoritaires dans une cellule vivante → ils représentent de 80 à 90% de l'ARN cellulaire (les ARNm seront quasi invisible et sont largement minoritaires)

• Génome

• Dans le cytoplasme
• Une seule molécule d'ADN double brin circulaire (un seul chromosome) chez la plupart des bactéries
• Présence des 4 bases (A, C, G, T)
• Taille du génome grande dans les cellules (4 millions de paire de bases chez E.Coli)
• Taille du génome déroulé estimé à 1,3 mm contre 2 à 3 micromètre de diamètre pour la bactérie → donc contrainte de taille qui nécessite un compactage de l'ADN (= super-enroulement)
• Le super-enroulement va prendre l'apparence du nucléoïde et va se localiser en un point précis du cytoplasme

• Constitué de boucles qui se rejoignent toutes au centre où elles sont stabilisées par des protéines, les histones (= compactions ADN)

• Quand cellule se divise, le chromosome bactérien devra être répliqué en 2

• Une seule origine de réplication (oriC) qui possède une séquence bien spécifique reconnu spécifiquement par les protéines initiatrices de la réplication
• L'ADN double brin s'ouvre sous l'action de ces protéines
• Réplication bidirectionnelle (avec 2 fourches de réplication et une structure de type téta)
• On obtient 2 cellules filles

•  La réplication du chromosome doit être régulée

1. Structures facultatives des procaryotes :

• On les rencontre dans le cytoplasme
• On parle d'inclusion ou de granules

• Ce sont des accumulations de substance qui peuvent être soit de type organique soit de types inorganiques (= polymères) et qui servent de réserve à la bactérie
• Elles sont visibles au MO (suite à une coloration spécifique) quand leur taille est suffisante ou au MET si taille non suffisante

• Elles servent à stocker de l'énergie ou de réserve de matériaux de construction
• a) Inclusions organiques

• Inclusions de polymères (polymères d'AG, polysaccharides ou polymère de type protéique = polypeptide)
• Polymères d'AG :

• AG insolubles qui s'accumulent
• Exemple du PHB (= polymère de béta-hydroxybutyrate)
• Réserve d'AG = réserve de carbone utilisée pour faire du métabolisme ou utilisée pour produire de l'énergie

• Polymères de glucose (= polysaccharides) :

• Milieu très riche en carbone mais où la source d'azote est rare
• Donc source stockée sous forme de glycogène → réserve carbonée et énergétique

• Polymères de protéines (= polypeptide)

• Grands polypeptides constitués soit d'aspartate et d'arginine
• Formés de granules d'AA qui servent de réserve d'azote et d'énergie
• Retrouvé chez les cyanophicine

• b) Inclusions inorganique

• Inclusions de polyphosphates

• Liés par des liaisons ester
• Ils servent de réserve de phosphate → rôle dans la formation des acides nucléiques (très commun chez les bactéries)

• Granules de soufre chez d'autres bactéries (elles utilisent le soufre pour production d'énergie)
• D'autres bactéries accumulent du fer (ou oxyde de fer)

• On retrouve ces bactéries dans l'océan (= bactéries aquatiques)
• On parle d'inclusion de magnétosomes
• Ce sont des granules magnétiques qui vont s'aligner le long de la bactérie lui conférant des propriétés magnétiques (= elles pourront donc se déplacer en suivant le champ magnétique terrestre)

• Les vacuoles à gaz

• Ce sont des vésicules (= cylindres) creuses délimitées par une membrane protéique
• Elles permettent d'assurer la flottabilité des bactéries (= mécanisme qui leur permet de rester en surface de l'eau pour bénéficier de la photosynthèse)
• Elles peuvent être très nombreuses (jusqu'à 100 par cellules)
• Paroi imperméable à l'eau, aux composés solubles mais perméable à la lumière

• Possibilité de retrouver des plasmides dans le cytoplasme des bactéries

• Structure qui vont se répliquer/dupliquer indépendamment du génome de la bactérie et du cycle de division de celle-ci
• Ces plasmides ne sont pas essentiels à la vie de la cellule mais ils apportent des fonctions supplémentaires
• Plusieurs catégories :

• Plasmides conjugatifs

• Grande taille (jusqu'à 100 kbases)
• 1 à 2 copie(s) par cellule
• Ils peuvent être transmis d'une cellule bactérienne à l'autre par le mécanisme de conjugaison → procédé génétique qui permet de transférer de l'ADN d'une cellule à une autre
• Pour que ce transfert se fasse, il est nécessaire d'avoir contact entre cellule donneuse et cellule receveuse au niveau de poils appelés pilis sexuels
• C'est la bactérie donneuse qui érige la structure de contact entre les deux
• Différence entre cellule donneuse et receveuse

• Présence d'un facteur conjugatif (= facteur F 'fertilité') qui porte tous les gènes nécessaires à la fabrication du pili sexuel

• Lors de la conjugaison, la bactérie donneuse transfère le facteur F à la bactérie receveuse (elle sera à son tour donneuse)

•  Plasmides non conjugatifs

• Nombreux (jusqu'à 40 copies par cellule)
• Petite taille (quelques kbases)
• Ils peuvent apporter des propriétés supplémentaires à la bactérie qui les possèdent

• a) De la résistance à un ou plusieurs types d'antibiotique → nécessite la présence du plasmide R

• Présents chez les GRAM + et GRAM -
• Résistance parfois à d'autres composés (métaux lourds)
• Ils peuvent être transférés d'une cellule donneuse à une cellule receveuse en même temps que le facteur F mais ce ne sont pas eux qui permettent la conjugaison

• b) La production de protéines appelées bactériocines → nécessite la présence de plasmides Col

• Ces protéines permettent de tuer d'autres espèces bactériennes qui polluent l'environnement de notre bactérie

• c)  Ils apportent des fonctions métaboliques en plus aux bactéries qui les portent → nécessite la présence de plasmides métaboliques

• Capacité de fermentation de certains sucres
• Possibilité de l'hydrolyse de l'urée (source d'azote)
• Possibilité de dégradation de certains composés aromatiques, de certains composants toxiques et herbicides

• d) En présence de bactéries pathogènes → nécessite la présence de plasmides de virulence

• Les gènes portées par les plasmides de virulence peuvent codées la nature des exotoxines sécrétées par certaines bactéries

• L'ensemble de ces plasmides ont été utilisés pour assurer d'autres fonctions type clonage

1. Les polymères de surface :

• Ce sont des composants qui s'additionnent à la paroi cellulaire
• En fonction des niches écologiques, ils peuvent avoir différents aspects et peuvent avoir des compositions biochimiques différentes
• Exemple de la capsule

• Elle constitue une couche épaisse, rigide, qui entoure l'intégralité de la cellule
• Elle est de nature polysaccharidique
• Elle peut-être mis en évidence par coloration négative (grâce à l'ancre de Chine = grosses particules noires de carbone qui ne peuvent pas pénétrer dans la capsule → donc pas de coloration)
• Le halo blanc observé des bactéries correspond aux capsules bactériennes  
• Fonctions :

• Joue le rôle de virulence → elle favorise l'interaction des bactéries avec des tissus vivants et donc augmente le pouvoir pathogène de certaines bactéries
• Elle peut protéger les bactéries du système immunitaire → elles résistent à la phagocytose (assurée par les macrophages)
• Elle peut jouer le rôle de facteur de résistance → capsule, structure hydratée, qui va donc pouvoir assurer la résistance de la bactérie à des milieux très sec

• Autre exemple de polymère, le slime (= il ressemble à la capsule)

• Structure moins rigide
• Partie du slime qui peuvent se séparer (= comme une structure de gel)

• Fonctions des polymères

• Polymères important pour la colonisation des bactéries sur milieux solides → assure la formation de biofilm = ensemble de microorganismes qui vivent en communauté, associés à une MEC sur une surface solide (par exemple un rocher)

• Exemple de la plaque dentaire constitué par des bactéries impliqué dans la carie dentaire

• Polymères de type protéique → couche S (S layre)

• Constitués par une seule protéine, qui va s'associer dans un réseau cristallin en 2D de manière très ordonnée formant ainsi une sorte de côte de maille

1. Les appendices externes :

• Élément externe ayant des structures différentes et des fonctions différentes

• Le(s) flagelle(s)

• Impliqué(s) dans la mobilité des bactéries
• Toutes les bactéries ne sont pas mobiles (cocci ne sont jamais mobiles), en revanche les bacilles (GRAM + ou GRAM -) peuvent être mobiles ou non
• Ils sont externes à la cellule
• Structure très longue (plus longue que bactérie) entre 15 et 20 micromètre
• Structure très fine (diamètre d'environ 20 nm)
• Analysable en MO lorsque l'on colore les flagelles (fixation du colorant sur le flagelle)
• En fonction des bactéries, variation du nombre de flagelles et leur distribution autour de la bactérie → critère de classification des bactéries
• Plusieurs cas :

• 1 seul flagelle ancré à l'un des pôles de la bactérie = on parle de ciliature monotriche
• Plusieurs flagelle ancrés au niveau d'un même pôle de la bactérie = on parle de ciliature lophotriche
• 1 ou plusieurs flagelles de part et d'autre de la bactérie = on parle de ciliature amphitriche
• Plusieurs flagelles répartis tout le tour de la bactérie = on parle de ciliature péritriche

• Structure hélicoïdale du flagelle constitué de 3 parties distinctes :

• La partie externe appelé filament

• Appelé filament
• Plus grande structure
• Cylindre creux constitué d'une seule protéine qui va former la paroi du flagelle = flageline

• La partie intermédiaire appelé le crochet

• Constitué d'une seule protéine différente de la flageline  

• La partie la plus enfouie dans la cellule appelé le corps basal

• Structure complexe
• Enfoui dans membrane plasmique
• Constitué de nombreuses protéines (entre 10 et 20)
• Fonctions :

• Protéines vont avoir pour rôle de sécréter autre protéines à l'extérieur
• Protéines régulatrices qui agissent sur fonctionnement du flagelle

• C'est le moteur du flagelle (= fait tourner le flagelle sur lui même)
• Partie centrale

• Arbre de transmission qui traverse différents anneaux
• Chez les GRAM - → 1 paire d'anneaux externes (1 anneau p, associé au PDG et 1 anneau l associé à ...) et 1 paire d'anneaux interne (ms, associé à membrane plasmique, et c du côté du cytoplasme)

• Élément de synthèse du flagelle

• Corps basal synthétisé en premier
• Puis protéine qui constitué le crochet est synthétisée et exportée
• Puis, pour fabriquer le filament, fabrication de flageline en masse qui va sortir du corps basal et du crochet pour venir s'accumuler à l'extérieur
• Le flagelle grandit par son extrémité

• Fonctionnement du flagelle bactérien =

• Contrairement aux eucaryotes où flagelle fonctionne par ondulement, le flagelle bactérien fonctionne par rotation (tourne sur lui-même telle une hélice) qui va faire avancer la bactérie

• Ce mouvement est dû au corps basal
• 20 000 tour/minute à 100 000 tour/minute
• Ce mouvement nécessite de l'énergie

• Énergie apportée par force proton motrice (mouvement de proton à travers la membrane plasmique)

• Ciliature péritriche :

• Quand flagelle imprime mobilité à la cellule, ils s'orientent tous dans le même sens (pour ciliature péritriche)
• Quand la bactérie va vouloir s'arrêter, un certain nombre de protéines vont entraîner le blocage du mouvement des flagelles, permettant ainsi de revenir à l'état initial avec les flagelles tout au tour (ainsi les flagelles pourront être orientés dans une autre direction pour avoir un mouvement dans un autre sens)

• Ciliature polaire :

• Rotation horaire avec mouvement vers l'avant puis vers l'arrière et avec choix de la direction

• Bactérie qui ne peuvent avancer que dans un sens et donc quand la bactérie veut changer de direction, elle stoppe ces flagelles

• Mobilité bactérienne

• Elle permet le déplacement vers une sources nutritive en suivant un gradient de concentration croissant en nutriment → chimiotactisme

• Signal attractif pour la bactérie

• Il existe aussi des signaux répulsifs pour la bactérie (chimiotactisme). Le mouvement se fera donc selon un gradient de concentration décroissant

• Vitesse de deplacement

• La vitesse de déplacement des bactéries peut aller de quelques micromètres/s à quelques dizaines de micromètres/s
• Les bactéries très rapide se déplace à environ 600 micromètres/s
• Une vitesse bactérienne peut-être équivalent à du 65 km/h mais sur des distances très très courtes

• Certaines bactéries spiralées, les spirochetes, de grande taille, se déplace très vite en tournant sur elles-même (aucun flagelle externe)  

• Présence de flagelles qui sont coincés dans l'espace péri-plasmique
• Filaments allongés dans cellule le long de périplastes et se regroupent dans le filament axial
• Ce filament axial va entourer toute la bactérie sur sa longueur
• Filament axial fixé à chaque extrémité de la cellule
• Contraction de ce filament qui imprime un mouvement de rotation à la cellule

• Vacuoles à gaz

• Peuvent réguler hauteur de flottaison des bactéries → sorte de mobilité

• Bactéries filamenteuses

• Peuvent se déplacer en glissant sur surface solide à vitesse très faible

• Pili ou fimbriae

• Peuvent ressembler à des flagelles mais ne sont pas impliqués dans la mobilité
• Structures différentes entre Pili et fimbriae
• Fimbriae :

• Quasiment toujours présents chez bactéries GRAM -
• Rarement chez bactéries GRAM +
• Très nombreux (entre 100 et 1000 sur une cellule)
• Plus court que flagelle
• Constitués de protéines
• Ils doivent aider les bactéries à se fixer sur un milieu solide → stratégie de colonisation d'une bactérie d'un tissu vivant, ou d'un milieu inerte
• Peuvent être des facteurs de virulence (infection de l'hôte)

• Pili

• Plus longs que fimbriae
• Moins nombreux (entre 2 et 4 généralement)
• Impliqué dans processus de conjugaison bactérien (= transfert génétique)
• Processus qui peut se faire entre bactéries d'une même espèce mais également entre bactéries espèces différentes à conditions qu'elles soient proches au niveau évolutifs (= phylogénétique)

1. Les endospores :

• Structure qui peut-être interne et externe
• Concerne que les bactéries GRAM + et seulement 2 grands groupes bactériens

• 1er genre = Bacillus (exemple pour la maladie de l'Anthrax)

• Ce sont des bâtonnets de type GRAM +
• Ne se développe qu'en présence d'Oxygène (= aérobie)

• 2ème genre = Closthridies

• Peuvent être responsables de pathologies (gangrène, tétanos...)
• Ce sont des bâtonnets de type GRAM +
• Ne se développe qu'en absence d'Oxygène (= anaérobie)

• Ils permettent aux bactéries de survivre dans le sol face à des conditions environnementales pas favorables à leur développement
• Analysable en MO (ne nécessite pas coloration)
• Peuvent être situés à plusieurs endroits des cellules (au milieu de la cellule, vers une extrémité de la cellule)
• Ils seront fabriqués à l'intérieur des cellules puis seront relargués à l'extérieur des cellules → cellule se lyse pour libérer endospore
• Structure très complexe = successions de couches

• Couche la plus externe = exosporium

• Couche fine, mince et peu solide

• Autre couche en-dessous  = la tunique

• Constitué de protéines kératines → assure l'imperméabilité à un très grand nombre de composés chimiques de cette couche
• Assure la résistance des endospores à un grand nombre de produits chimiques
• Protection

• En-dessous, présence du cortex

• Couche épaisse
• Constitué d'une structure ressemblant au PDG mais avec peu de filaments (donc moins résistant)

• En-dessous du cortex = paroi sporale

• Correspond à du PDG
• Dernière structure de l'enveloppe de la spore

• En-dessous, au milieu de la spore = cœur

• Présence de cytoplasme déshydraté
• Présence de tout le patrimoine génétique de la bactérie initiale (= chromosome) et tout ce qu'il y avait dans le cytoplasme (= ARNm, ribosomes déshydratés, enzymes)

• Quand les conditions deviennent extrêmes, bactéries se divise moins
• Pour cela, présence de signaux de stress, senti par la bactérie (méthode chimique) → en réponse, la bactérie enclenche un programme génétique (endospore entoure chromosome bactérien et assure sa protection)
• Quand spore mature, la bactérie se suicide (= lyse bactérienne) libérant la couche externe de spore
• Quand les conditions environnementales redeviennent favorables, la spore redonne une bactérie à partir du chromosome et cette dernière sera identique à la bactérie initiale → processus de germination de la spore en 3 phases

• 1) Phase d'activation

• Préparation de la spore (dormante) à la germination
• Généralement un élément chimique qui fragilise exosporium

• 2) Phase d'initiation

• Phase très rapide (quelques minutes)
• Entrée d'eau massive dans la spore
• Les différentes couches de la paroi vont commencer à se dégrader
• Permet la réhydratation du cœur de la spore (et donc du cytoplasme avec les structures figées)
• Ribosomes vont donc lire ARNm → synthèse protéique se fait à nouveau

• 3) Phase d’émergence

• Reconstitution cellule, qui va regonfler
• Nouvelle cellule va percer la paroi sporale et sera libérée dans environnement favorable
• Bactérie avec même patrimoine génétique que bactérie initiale

• Endospores résistants à la chaleur  → thermorésistante

• Endospores bactériennes peuvent résister plusieurs dizaines de minutes à 80°C
• Ils peuvent même résister à l'eau bouillante
• Cause de la résistance →

• Environnement déshydraté sans eau avec structures figées
• Présence d'acide dipicolinique ou DPA en grande quantité (15 à 20% du poids de l'endospore) → fixe les ions calcium et protège les acides nucléiques

• Résistants aux acides, aux antibiotiques (à de nombreux facteurs chimiques) mais aussi à de nombreux facteurs physiques

• Résistance à la dessiccation (dessèchement)
• Résistance aux rayonnements
• Résistance aux fortes pression

Chapitre 3 : Croissance microbienne et son contrôle :

        A) Croissance bactérienne :

1. Le cycle cellulaire bactérienne :

• Définition = accroissement ordonné de tous les composants d'un organisme
• Chez pluricellulaires = croissance se fait par augmentation de la taille de l'individu
• Chez les unicellulaires (la plupart des microorganismes) = croissance qui se fait par scissiparité (= division cellulaire)

• Division peut se faire de manière symétrique (plupart des bactéries)
• Division peut se faire de manière asymétrique
• La croissance aboutie à une augmentation du nombre d'individus et résulte en une augmentation de la population globale et non de la taille et du poids des microorganismes (à l'exception de certains champignons filamenteux)

• Pour mesurer croissance, il faut regarder augmentation du nombre d'individus au cours du temps
• Croissance bactérienne peut s'exprimer par =

• a) Augmentation de la biomasse au cours du temps
• b) Accroissement d'activités métaboliques au cours du temps
• c) Augmentation du nombre d'individus

        a) Mesure de la biomasse :

• Il suffit de peser la biomasse (simple pesée)
• Mais en pratique, plus compliqué

• Il va falloir séparer les cellules du milieu de culture (soit par centrifugation, soit par filtration (microorganismes retenus sur le filtre))
• Puis il va falloir laver les cellules
• Et enfin, il va falloir les sécher (via une étuve) puis les peser

• Inconvénients =        

• Méthode très longue
• Si organismes pousse peu au cours du temps → croissance difficilement mesurable
• La mesure peut-être faussée par des substances insolubles du milieu
• La biomasse n'est pas forcément le reflet de la croissance (synthèse de réserves, parois, capsules...)

        b) Mesure des activités métaboliques :

...