Structure des microorganismes

Structure des microorganismes

L’étude des organismes (≤ 0.1mm) microscopique, ces micro-organismes constituent un ensemble très large et diversifié. Ce sont les plus abondants sur la terre, on ne connait qu’une minorité des micro-organismes. Dans la nature, Ils sont généralement sous forme de cellule simple et autonome contrairement aux organismes.

Une cellule microbienne est capable de faire tous les processus vitaux, comme la génération d’énergie autonome, la reproduction autonome… Du fait de cette autonomie, elles sont présentes partout aussi bien dans les fond des océans, dans l’air, sur les sols, dans toutes les niches possibles, ces microorganismes sont ubiquitaire (environ 5 x 10³⁰) sur terre. On inclut les virus même si ce sont de cellules à part car ce ne sont pas des « être vivant », c’est un être acellulaire.

1. Présentation historique

Au milieu du XIXème siècle, soit il y a 150 ans la microbiologie devient une science et prend essor dans la deuxième partie du XIXème siècle.

La mise en évidence des microorganismes

1. Observation des phénomènes provoqués par les microbes

• La fermentation, observée dès l’antiquité mécanisme nécessaire pour la fabrication d’alcool, de pain. Louis Pasteur à fait des travaux sur la fermentation alcoolique ce qui lui a permis découvrir la levure de boulanger.
• Les maladies infectieuses : Koch (allemand) et Pasteur à la fin du XIXème. Le concept de maladie infectieuse est très remis en cause car à cette époque les scientifiques croyaient en la génération spontanée. Koch fut le premier à démontrer que qu’une maladie comme l’anthrax (maladie du charbon), est causé par Bacillus anthracis.
• Le rôle des microorganismes dans l’écologie des sols. Winogradsky, fin XIXème.

1.  Observation direct des microbes

• Antonie Van Leeuxenhoek, fin XVIIème, fut le premier à observer des microbes qu’il a appelé « animacules ». A l’heure actuelle la microbiologie est une science moderne avec un vrai impact sur notre société, discipline extrêmement large avec 2 aspects, un fondamentale et appliquée.

1. Impact des micro-organismes sur l’homme

1. Microbiologie fondamentale

La microbiologie fondamentale a permis les grandes avancés en physiologie, en biochimie, en génétique, en biologie moléculaire… elle est à la base du code génétique et la synthèse de macromolécule (ADN, ARN) sur des microorganismes modèles (Escherichia coli : cellule procaryote bactérie qu’on connait le mieux et Saccharomyces cerevisiae : cellule eucaryote levure).

1965 : prix Nobel de médecine à Jacob, Monod, Lwoff : « Régulation de l’expression des gènes » (E. coli, bactériophages)

2001 : prix Nobel de médecine à Hartwell, Hunt, Nurse : « Cycle cellulaire » (S. cerevisiae)

2009 : prix Nobel de médecine à Blackburn, Greider, Szostak : « Télomères » (S. cerevisiae). Le déficit en télomèrases peut être à l’origine de cancer.

1. Microbiologie appliquée

La microbiologie appliquée concerne de grands nombre de domaine comme la médecine, l’agronomie, le secteur industriel. Le travail de ces biologistes est de comprendre comment les microorganismes fonctionnent pour améliorer leurs action ou les bloqués.

• En médecine,

• les maladies infectieuses sont dues à des microorganismes pathogènes (une minorité des virus, champignons, bactéries) dans les pays industrialisé on arrive à les contrôler, mais sont  une catastrophe pour les pays émergeants.
• Les microorganismes sont à l’origine de la production de médicament (antibiotiques)

• Dans le secteur agronomique,

• Les micro-organismes et la culture. Les micro-organismes sont importants pour le cycle des nutriments (C, N, S), qui augmentent la fertilité des sols. La conversion azote atmosphérique en ammonium est très importante. En effet la plupart des végétaux sont en interaction avec les micro-organismes surtout au niveau des racines qui peuvent présenter des nodules, qui peut accepter l’ammonium mais pas l’azote de l’air. Il y a une interaction positive comme pour le colza.
• Les micro-organisme et l’élevage : pour les ruminants qui sont incapable d’ingérer le cellulose mais dans leurs rumen (estomac) on trouve en grande concentration de micro-organismes capable de digérer la cellulose en glucose, qui est important pour la croissance de l’animal. Cellulose –> CO₂ + CH₄+ protéine animal.
• Les micro-organismes pathogènes des plantes et des animaux.

• Les micro-organismes et l’industrie

• Secteur agro-alimentaire (IAA) : Les micro-organismes sont à la base des aliments fermentés comme le fromage, le pain, l’alcool… Ce qui représente un gros marché économique en Asie (80% de l’alimentation vient de produits fermentés).
• Les additifs alimentaire aspartame, acide citrique produit par les micro-organismes. Les micro-organismes sont aussi une source nutritive, comme par exemple les paillettes de levures qui sont très riche en vitamines.
• Les micro-organismes peuvent aussi être à l’origine de contamination de denrées alimentaires.

• Secteur énergétique ; une grande partie de notre énergie vient de l’énergie fossile qui est limité, il faudra donc trouver une alternative. Comme par exemple les biocarburants produits grâce à des activités microbiennes.[pic 1]

Le traitement microbien permet de récupérer le glucose à partir de la cellulose ou de l’amidon. Mais ce système de production a besoin d’être optimisé pour faire descendre le prix des biocarburants (éthanol et méthane). Le biogaz (CH4 le méthane) est utilisé pour être brulé. Tout d’abord récupération des déchets urbains puis central de méthanisation eau + brassage+ micro-organismes vont digérer les déchets urbains puis production de glucose par exemple et enfin les bactéries méthanogène qui produise à partir du glucose du méthane qui va être brûlé pour faire de l’électricité.

...