microbiologie generale
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République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique
Centre Universitaire Ahmed ZABANA de Relizane
Institut des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie
Département d’Agronomie
Polycopié de cours pour les 2ème année Sciences Alimentaires
Elaboré par monsieur Mhamed BENADA
Année 2020
MICROBIOLOGIE GENERALE
1
SOMMAIRE 1 Le monde microbien ...................................................................................................................... 1
1.1 Historique : ............................................................................................................................ 1
1.2 Place des microorganismes dans le monde vivant : ............................................................ 4
1.3 Différence entre cellule procaryote et cellule eucaryote : .................................................. 6
1.4 Relation hôte bactérie : ......................................................................................................... 7
2 La cellule bactérienne ................................................................................................................... 8
2.1 Introduction : ......................................................................................................................... 8
2.2 Eléments constants et inconstants de la structure bactérienne : ....................................... 9
2.2.1 Eléments constants : .................................................................................................... 10
2.2.2 Éléments inconstants : ................................................................................................. 26
3 Principes de la taxonomie chez les bactéries : ........................................................................... 35
3.1 Introduction ......................................................................................................................... 35
3.2 Classification naturelle ........................................................................................................ 36
3.2.1 Caractères phénétiques ............................................................................................... 36
3.2.2 Caractères génétiques ................................................................................................. 36
3.3 Classification des bactéries ................................................................................................. 37
3.3.1 Classification artificielle : ............................................................................................ 38
3.4 Nomenclature : .................................................................................................................... 39
3.5 Les différentes formes des bactéries .................................................................................. 39
3.5.1 Formes des cellules bactériennes : ............................................................................. 39
3.5.2 Taille : ........................................................................................................................... 40
3.5.3 Associations cellulaires : ............................................................................................. 40
4 Nutrition Bactérienne .................................................................................................................. 42
4.1 Introduction :. ...................................................................................................................... 42
4.2 L’eau ..................................................................................................................................... 42
4.3 Besoin constitutif élémentaire ............................................................................................ 43
4.3.1 Source de carbone ....................................................................................................... 43
4.3.2 Source d’azote .............................................................................................................. 44
4.3.3 Soufre et Phosphore .................................................................................................... 44
4.3.4 Autres éléments minéraux .......................................................................................... 44
4.4 Besoins énergétiques ............................................................................................................ 45
4.4.1 Bactérie phototrophe : ................................................................................................ 45
4.4.2 Bactérie chimiotrophe : ............................................................................................... 45
4.5 Besoin spécifiques (Facteurs de croissance) ...................................................................... 45
4.5.1 Syntrophie .................................................................................................................... 46
4.6 Facteurs environnementaux, physico-chimiques .............................................................. 47
4.6.1 La température ............................................................................................................ 47
4.6.2 Le pH ............................................................................................................................ 48
4.6.3 Les exigences gazeuses ................................................................................................ 49
4.6.4 La pression osmotique ................................................................................................. 49
5 Croissance Bactérienne ............................................................................................................... 50
5.1 Introduction ......................................................................................................................... 50
5.2 Mesure de la croissance ...................................................................................................... 50
2
5.2.1 Mesure du nombre (denombrement) ......................................................................... 51
5.2.2 Mesure de la masse ...................................................................................................... 53
A. Mesure de la consommation de substrat : ......................................................................... 54
C. Mesure des variations physico-chimiques du milieu ........................................................ 54
5.3 Constantes et expression de la croissance (paramètre de croissance) ............................ 54
5.3.1 Le temps de génération ............................................................................................... 55
5.3.2 Le taux de génération .................................................................................................. 55
5.4 Courbe de croissance ........................................................................................................... 55
5.4.1 Courbe de croissance en milieu non renouvelé, culture discontinue ...................... 55
5.4.2 Phénomène de diauxie (deux croissance en grec) ..................................................... 57
5.4.3 Facteurs influençant la croissance ............................................................................. 58
5.4.4 Croissance continue ..................................................................................................... 58
6 Les milieux de cultures ................................................................................................................ 59
6.1 Classification des milieux de culture selon la consistance : ............................................. 59
6.2 Classification des milieux de culture selon la composition chimique : ........................... 59
6.2.1 Les milieux synthétiques (de composition chimique connue) .................................. 59
6.2.2 Les milieux complexes ou empiriques (de composition chimique mal connue) ..... 60
6.2.3 Les milieux semi-synthétiques .................................................................................... 60
6.3 Selon le rôle : ........................................................................................................................ 60
6.3.1 Les milieux sélectifs ..................................................................................................... 60
6.3.2 Les milieux différentiels .............................................................................................. 60
6.3.3 Les milieux enrichis ..................................................................................................... 60
6.3.4 Les milieux d'identification ou d’isolement : ............................................................ 60
6.3.5 Les milieux de conservation ........................................................................................ 60
6.4 Les cultures pures ................................................................................................................ 61
6.4.1 Méthode de dilution en milieux liquide ..................................................................... 61
6.4.2 Méthode d’incorporation ............................................................................................ 61
6.4.3 Méthode de stries ......................................................................................................... 61
7 Les agents antimicrobiens ........................................................................................................... 61
7.1 Introduction ......................................................................................................................... 61
7.2 Antibiotiques : ...................................................................................................................... 62
7.2.1 Historique : .................................................................................................................. 62
7.2.2 Définition ...................................................................................................................... 63
7.2.3 Facteurs influencent l’action antimicrobienne ......................................................... 64
Les Antibiotiques ................................................................................................................. 65
7.2.4 Les familles d’antibiotiques ........................................................................................ 65
8 Champignon ................................................................................................................................. 70
8.1 Introduction ......................................................................................................................... 70
8.2 Caractéristique des champignons ...................................................................................... 71
8.3 Structure générale : ............................................................................................................. 71
8.4 Les moisissures pluricellulaires : ....................................................................................... 72
8.5 Taxinomie des mycètes (Classification des champignons) : ............................................. 72
8.6 Mode de reproduction : ...................................................................................................... 73
8.6.1 Multiplication végétative : .......................................................................................... 73
3
8.6.2 Reproduction sexuée ................................................................................................... 75
8.6.3 La reproduction chez les levures : ............................................................................. 77
9 Notion de virologie....................................................................................................................... 77
9.1 Introduction ......................................................................................................................... 77
9.2 Définition .............................................................................................................................. 78
9.3 Structure .............................................................................................................................. 78
9.3.1 Les virus polyédriques ou à symétrie cubique .......................................................... 79
9.3.2 Les virus hélicoïdaux ................................................................................................... 79
9.4 Classification ........................................................................................................................ 79
9.5 Cycle de multiplication ....................................................................................................... 80
9.5.1 Attachement ................................................................................................................. 80
9.5.2 Pénétration ................................................................................................................... 80
9.5.3 Décapsidation ............................................................................................................... 81
9.5.4 Réplication ou multiplication virale ........................................................................... 81
9.5.5 Assemblage (phase de maturation) ............................................................................ 81
9.5.6 Libération ..................................................................................................................... 81
9.6 Cycle lytique et lysogénie .................................................................................................... 82
9.7 Virus des bactéries : les bactériophages ............................................................................ 83
1
Liste des figures
Figure 1 : Cellule Procaryote et cellule Eucaryote 15
Figure 02 : les éléments constitutifs de la cellule bactérienne 17
Figure 03 : Structure de la membrane bactérienne 19
Figure 04 : Transport des molécules par diffusion simple 20
Figure 05 : Transport des molécules par diffusion facilitée 20
Figure 06 : Diffusion d’eau (osmose) 21
Figure 07 : Différents protéines transporteur 21
Figure 08 : Transport actif par phénomène d’endocytose et d’exocytose 22
Figure 09 : Etapes de coloration de Gram 23
Figure 10 : Tifférent composition de la paroi bactérienne 25
Figure 11 : Dessin schématique du peptidoglycane 25
Figure 12 : Organisation du tétrapeptide et du pentapeptide a) Gram -, b) Gram + 26
Figure 13 : Réplication semi conservative de l’ADN 29
Figure 14 : Structure de L’ADN. 31
Figure 15 : Structure du ribosome et effet de tétracyclines 32
Figure 16 : Mise en évidence de la capsule 35
Figure 17 : Différents types des flagelles 36
Figure 18 : Pili commun et Pili sexuel d’une bactérie 38
Figure 19 : Différents types des spores 38
Figure 20 : Aspect des spores après différentes colorations 39
Figure 21 : Etapes de l’endosporulation 40
Figure 22 : Différents constituants de la cellule bactérienne (Gram positive et Gram
négative)
42
Figure 23 : Différentes formes et associations des bactéries 48
Figure 24 : Quelques exemples des bactéries 48
Figure 25 : Taux de croissance en fonction de la température 54
Figure 26 : La division par scissiparité 57
Figure 27 : Méthode de comptage au microscope 58
Figure 28 : Dénombrement après culture 59
Figure 29 : Méthode de filtration sue membrane 60
Figure 30 : Courbe de croissance de la bactérie 63
2
Figure 31 : Phénomène de diauxie (Phase I (Glucose) –Phase II (Lactose)) 65
Figure 32 : Courbe de croissance continue des bactéries 65
Figure 33 : Cibles de l’action des antibiotiques 73
Figure 34 : Différents aspects de filament 80
Figure 35 : Reproduction par bourgeonnement chez les levures 81
Figure 36 : Reproduction asexuée et types de spores chez les Mycètes 82
Figure 37 : Alternance de stade haploïde et diploïde chez les mycètes 83
Figure 38 : Cycle de reproduction sexuée 83
Figure39 : Cycle vital d’une levure (Saccharomyces cerevisiae) 84
Figure 40 : Structure et différents forme de virus 87
Figure 41 : Cycle de réplication d’un virus 89
Figure 42 : Schéma de cycle lysogénie et cycle lytique 90
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
1
Avant-propos
Il est difficile d’imaginer qu’il y a seulement deux siècles, on ignorait encore tout d’un monde
biologique invisible, à la fois indispensable à notre vie et pourtant si souvent dévastateur,
celui des microbes. Ce sont des innovations techniques - dont le microscope - ainsi que la
patience et le génie de quelques savants du XIXe siècle, qui ont permis la découverte de ce
nouveau Monde des bactéries et des virus et, peu à peu, sa maîtrise.
Indispensables à notre vie car, sans les transformations bactériennes, notre sol, notre « terre »,
serait inerte et impropre à la croissance des plantes. Sans la colonisation bactérienne de notre
intestin, nos digestions ne seraient pas achevées. Aujourd’hui, les bactéries domestiquées
nous permettent d’effectuer des fermentations contrôlées pour les produits alimentaires, et de
produire en grande quantité des protéines utiles en thérapeutique. Mais les bactéries étaient
aussi de redoutables parasites, causant autrefois des épidémies gravissimes de maladies
mortelles, rendant dangereuses toute blessure, toute intervention chirurgicale.
Les progrès spectaculaires du séquençage des génomes microbiens, les techniques de biologie
moléculaire de dernière génération et les outils de bio-informatique ont permis l’identification
de métagénomes, c’est-à-dire de séquences exhaustives des génomes d’une flore complexe.
Les flores commensales ont ainsi été rebaptisées en « microbiote », terme devenu
incontournable en microbiologie et plus largement en Médecine. Ce microbiote correspond à
l’ensemble des communautés microbiennes (bactéries, archéobactéries, protozoaires,
champignons et virus) qui colonisent les différents écosystèmes de l’homme dans des
conditions normales et/ou pathologiques. Cette révolution technologique a ainsi permis de
mieux comprendre les interfaces hôte-microorganismes s’établissant au sein des cavités du
corps humain.
La microbiologie est une branche de la biologie qui étudie les lois de la vie et le
développement des micro-organismes dans leur unité avec l'environnement. Cette science
étudie les propriétés des micro-organismes, ainsi que leur effet sur les macroorganismes. Les
bactéries ont peuplé la terre il y a plusieurs milliards d'années, bien avant l'apparition des
premiers végétaux et animaux supérieurs, et représentent désormais le groupe d'organismes
vivants le plus important et le plus diversifié.
L'objectif principal de la microbiologie est d'étudier les propriétés des micro-organismes qui
nous entourent partout - dans l'eau, le sol, les organismes humains et animaux, afin d'utiliser
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
2
les propriétés des micro-organismes utiles aux humains dans divers secteurs de l'économie,
ainsi que des micro-organismes qui causent des maladies humaines et animales, dans le but
d'une exposition sur eux une thérapie spécifique et la prévention des maladies infectieuses.
Le présent document « Microbiologie Générale », qui est destiné aux étudiants du 2ème année
Science Alimentaire a pour objectif d’acquérir des connaissances dans ce domaine, en
commençant par savoir évolution de ce domaine et comment on a obtenu différents règnes et
comment la bactérie est devenue règne appart, ensuite savoir les différentes relations qui
existe entre hôte et le microorganisme. Savoir la structure générale de la bactérie ainsi son
mode nutritionnel et son système de croissance, et de savoir les moyens de lutte contre la
bactérie et plus précisément le domaine des antibiotiques.
Il permet ainsi de connaitre, le monde de la mycologie c.à.d. étude des champignons et en fin
se termine par un petit aperçue sur le monde viral.
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
1
1 Le monde microbien
1.1 Historique :
Avant la découverte des microorganismes, tous les êtres vivants étaient classés à
l’intérieur du règne animal et végétal. Les principes scientifiques dictent que les organismes
animaux tirent leur énergie de l’oxydation de matériaux organiques, accumulent des
substances de réserves sous forme de graisses ou de glycogène, sont photosynthétique,
utilisent la lumière comme source d’énergie. Ils synthétisent de l’amidon comme réserve
nutritive, sont dépourvus de mouvements et possèdent une paroi cellulaire. Avant l’invention
de microscope, bien peu de savants soupçonnèrent l'existence d'êtres vivants invisibles. Dans
l'antiquité, Aristote avait formulé l'idée d'une contagion invisible de certaines maladies mais il
ne put en apporter la preuve. De même, au XVIème siècle, Von Hutten et Paracelse affirmèrent
l'existence de germes vivants invisibles mais leurs idées n'eurent guère de succès. Girolamo
Fracastoro (1483-1553), médecin et poète italien, écrivit un traité sur les maladies
contagieuses dans lequel il attribue la syphilis et la tuberculose à des êtres vivants invisibles
capables de se multiplier. A la suite d'une épidémie de peste à Rome en 1658, l’Allemand
Athanasius Kircher (1602-1680) affirma avoir observé au microscope dans le sang des
malades "une innombrable éclosion de vers qui sont imperceptibles à l'œil", responsables
selon lui de la peste. Ce n'était qu'une affirmation. En revanche, Anton van Leeuwenhoek
(1632-1723), le précurseur de la microscopie, décrivit et dessina en 1680 des bactéries
présentes dans le tartre de ses dents ainsi que des levures de bière. Il est ainsi la première
personne au monde à avoir vraiment décrit des microbes. Antony Van Leeuwenhoek révèle au
monde scientifique la prodigieuse diversité des microorganismes et l’incroyable richesse des
milieux naturelles, comme l’eau, en protozoaire, algue, levure, bactérie. Mais le véritable
précurseur de la microbiologie fut l'abbé Lazzaro Spallanzani (1729-1799). Ce savant fut le
premier à cultiver des microbes en utilisant un milieu nutritif. Il faisait pousser des
microorganismes dans du jus de viande placé dans une bouteille. Il démontra à cette occasion
que les microbes ne poussent pas si le jus de viande a été bouilli et reste à l'abri de l'air. En
revanche, si le liquide vient en contact avec l'air, les microbes se développent. Il réfutait ainsi
la théorie de la génération spontanée tenue pour acquise à cette époque. Mais ce n’est qu’en
XIX siècle et les expériences de Louis Pasteur que ce monde microbien soit exploré.
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
2
En 1866, le zoologiste allemand Ernes Haeckel a proposé au monde scientifique la
création d’un troisième règne qu’il dénomma règne des Protistes et qui rassemble les algues,
les protozoaires, les champignons et les bactéries.
Les plantes et les animaux sont des organismes pluricellulaires et laissent apparaitre une
différentiation cellulaire extrêmement poussée : cellules rénales, cellules neuronales….etc.
Les Protistes, eux, sont caractérisés avant tout par une organisation biologique rudimentaire,
unicellulaire ou pluricellulaire. Ils présentent toujours le même type de cellules
indifférenciées. La cellule bactérienne est un organisme complet, indépendant, doué d’un
pouvoir autonome de reproduction. La classification contemporaine et comme suit :
Plantes : plantes vasculaires et Bryophytes.
Animaux ou Métazoaires.
Protistes : protistes supérieurs et protistes inférieurs.
Virus, organismes non cellulaires.
Les protistes sont traditionnellement divisés en deux grandes classes :
Protistes supérieurs ou Eucaryotes
Algues (excepté les algues bleu-vert)
Protozoaire
Champignons
Les protistes inférieurs ou Procaryotes
Algue bleu-vert ou Cyanobactéries
Bactérie
Très récemment des organismes qui n’appartiennent à aucun de ces catégories
fondamentales ont été découverts. Ils ressemblent extérieurement aux bactéries, mais
phylogénétiquement, ils ne sont ni procaryote ni eucaryote. Ils sont appelés Archéobactéries
et constituent une troisième classe des Protistes.
La cellule eucaryote, caractéristique des plantes, des animaux, des protistes supérieurs
comprend un noyau « vrai », noyau entouré d’une enveloppe nucléaire, contenant deux jeux
semblables de chromosomes (homologue) : diploïde. La cellule procaryote ne possède pas un
« vrai » noyau mais un appareil nucléaire diffus, non isolé par une membrane, avec un seul
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
3
chromosome porteur de la grande majorité des informations génétiques de la cellule :
haploïde.
En 1878, SEDILLOT crée le terme de microbes parmi lesquels on distinguera ensuite les
bactéries proprement dites et les virus. Le terme virus, qui au début désignait tout agent
infectieux, est maintenant réservé à la catégorie bien particulière de microbes qui ne
possèdent qu'un seul type d'acide nucléique et qui sont incapables d'assurer à eux seuls la
synthèse de leurs propres constituants.
L’âge d’Or de la microbiologie et sa reconnaissance en tant que science n’ont pu se
réaliser que grâce au développement de microscopes puissants au début du 19eme siècle, par
le développement de techniques simples, mais efficaces à ce jour, tel que, les milieux gélosés,
les boites de pétri, cultures pures, colorations spécifiques… Pasteur, Robert Koch
(bactériologie médicale, tuberculose et le cholera) et leurs élèves y contribuèrent de façon
considérable. La relation directe entre une bactérie et une maladie a été démontrée par le
médecin allemand Robert Koch (1843-1910) en étudiant la tuberculose et son agent
Mycobacterium tuberculosis. Pour affirmer cette causalité, il faut vérifier plusieurs critères
rassemblés sous le nom de « Postulats de Koch ».
1-Le micro-organisme doit être présent chez tous les sujet malades et absent chez les sujets
sains.
2-Le micro-organisme doit être isolé et cultivé en culture pure
3-A partir de ces cultures pures en doit être en mesure de provoquer la maladie par
inoculation expérimentale
4-Le même micro-organisme doit être de nouveau isolé des malades expérimentaux.
En même temps et à la suite d’autres scientifiques de renom :
Tyndall 1877 : découverte des spores, leur thermorésistante et il mit au point la tyndallisation.
Lister 1827-1912 : Chirurgien, il a mis au point la pratique de la chirurgie aseptique.
Winogradsky 1856-1953 : Travaux sur les bactéries nitrifiantes, les bactéries fixatrices de
l’azote, sulfureuses et la décomposition bactérienne de la cellulose dans les sols.
Beijerinck 1851-1931 : les bactéries fixatrices de l’azote, symbiotiques.
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
4
En 1884, Hans Christian Gram (1853-1928) développe une technique de coloration qui est
encore aujourd’hui la plus utilisée dans l'étude et la classification des bactéries.
La première édition du manuel de Bergey est publiée en 1923.
En 1928, Griffith découvre la conjugaison bactérienne.
En 1929, Fleming découvre la pénicilline.
En 1952, Zinder et Lederberg découvrent la transduction généralisée.
En 1961, Jacob et Monod proposent le modèle de l’opéron pour la régulation des gènes.
1.2 Place des microorganismes dans le monde vivant :
a) Classification de Haeckel
En 1866, E. Haeckel divise le monde vivant en trois règnes, le règne animal, le règne végétal
et le règne des protistes qui rassemble les algues, les protozoaires, les champignons et les
bactéries et on trouve :
- Protiste eucaryote
1. Les algues : leurs dimensions varient depuis la forme cellulaire microscopique jusqu’aux
formes filamenteuses atteignent un mètre de longueur. Les algues sont des organismes
aquatiques que l’on rencontre dans les eaux douces des lacs, des rivières, des étangs et dans
les eaux salines des mers e des océans. Ils sont tous photosynthétiques et accumulent leur
réserve sous forme d’amidon.
2. Protozoaire : comme leur nom indique, ce sont les premières formes animales et surtout
les moins évoluées. On les étudie généralement dans le cadre de la zoologie. Ce sont des
organismes extrêmement diversifies dans leur morphologie, leur dimension. Leur distribution
est large dans la nature. Les formes les plus nombreuses sont aquatiques. Ils se produisent de
substances organiques en solution élaborées et organisées comme les bactéries. Ils sont
divisés selon l’absence ou la présence d’un appareil locomoteur e de sa nature.
3. Champignons : on leur reconnait une organisation biologique très nettement distincte de
celle des algues et des protozoaires. Ils sont dépourvus de pigments chlorophylliens (non
photosynthétique) et tire leur énergie de l’oxydation des composés chimiques. Ils sont
caractérisés par une structure mycélienne et une organisation cénocytique car ils sont
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
5
constitués d’éléments filamenteux : hyphe et ils sont divisés selon leurs mode de reproduction
: Les phycomycètes : primitifs Les ascomycètes : ascospores Basidiomycète : basidiospore
Deutéromycète : des champignons imparfaits.
- Protistes procaryotes
1. Les algues bleu-vert : ils ont une forme sphérique et ils sont photosynthétiques. Ils se
reproduisent par scissiparité ou par hormogonie qui se détache de l’extrémité libre du
filament. Les plus connus sont Beggiatoa et iThiothrix
2. Myxobactéries : ils se déplacent par glissement au contact de surface solide, ils sont
non photosynthétiques et ils sont largement distribués dans la nature, le sol et dans les
eaux. Ils participent à la minéralisation de la matière organique et ce grâce à leurs
enzymes actifs et spécialisées. Les plus connus sont Myxococcus, Cytophaga et
Porocytophaga.
3. Spirochètes : ils ont une forme hélicoidale et ce grâce à leur filament axial qui leur
confère une grande mobilité. Les plus connus sont Treponema, Eptospira et Borrelia
4. Eubactéries : Eubactéries photosynthétiques : Rhodomicrobium Eubactéries non
photosynthétiques Eubactéries pédonculés : Caulobacter Eubactéries filamenteuses :
Sphaerotilus, Gallionella Eubactéries mycéliennes : (Actinomycètes) Actinomyces,
Nocardia
5. Rickettsies : Ce sont des parasites intracellulaires obligatoires car ils sont incapables
de se reproduire en dehors de l’animal. Ils sont plus petit que les bactéries et parasitent
les poux : Richettsia prowasakii.
6. Chlamydies : ils ressemblent aux Rickettsies mais n’infectent que les hôtes vertèbres.
7. Mycoplasmes : ils sont dépourvus de paroi rigide et donc ils peuvent prendre
plusieurs formes et ce suivant le milieu qui les hébergent : Mycoplasma.
8. Archéobactéries : ils peuvent constituer un règne appart du fait que :
Ils possèdent divers types de paroi qui sont à base d’acide muramique.
Leurs lipides membranaires ne sont pas constitués d’acide gras linéaires et du
glycérol mais d’acide gras ramifiés (phytanol) lies par des liaisons ester.
Ils possèdent des sous unités de l’ARN polymérase différentes de celles des
bactéries.
Leurs ARN de transfert contiennent la pseudo-uridine.
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
6
b) Classification de Copeland :
En 1938, H.F. Copeland sépare le règne des bactéries (ou "Monera") de celui des protistes.
c) Classification de Whittaker :
En 1959, R.H. Whittaker individualise celui des champignons. La proposition de R.H.
Whittaker (Animal, Végétal, Champignons, Protistes et "Monères") a été largement
acceptée par la communauté scientifique.
1.3 Différence entre cellule procaryote et cellule eucaryote :
La cellule eucaryote est la cellule qui possède un vrai noyau alors que la cellule
procaryote possède des éléments nucléaire mais sans être entoure par une membrane, le
tableau suivant résume les caractéristiques des eucaryotes et des procaryotes tout en faisant
apparaitre les caractères de différenciation :
Caractéristiques Cellule
procaryote Cellule eucaryote
Taille typique 1-10 μm 10-100 μm
Type de noyau nucléoïde (pas de
véritable noyau)
vrai noyau avec double membrane
Division de la cellule Division simple
scissiparité
mitose (réplication de la cellule)
méiose (menant à la formation de
gamètes)
Membrane nucléaire Non oui
Nombre de
chromosomes
Chromosome
circulaire
1 chromosome
(Haploïde)
Oui
Plusieurs chromosomes (Diploïde)
Non
Histones Non Oui
Nucléole Non Oui
Microtubule Non Oui
Echange génétique
transfert
unidirectionnel fusion de gamètes
ARN et synthèse des couplé au cytoplasme synthèse d'ARN dans le noyau
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
7
protéines synthèse de protéines dans le
cytoplasme
Réticulum
endoplasmique
Non Oui
Appareil de Golgi Non Oui
Lysosomes Non Oui
chlorophylle Des fois dans le
cytoplasme
Dans chloroplaste
Mitochondries Non Oui
Chloroplastes Non Oui chez les plantes
Inclusion-granule-
réserve
Oui Oui
Vacuole à gaz Des fois Oui
Figure 1 : Cellule Procaryote et cellule Eucaryote
1.4 Relation hôte bactérie :
La relation entre les microorganismes et les autres êtres vivants est une relation
complexe, un équilibre pouvant évoluer, et qui est influencé par de nombreux facteurs. On
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
8
appelle « hôte » l’organisme qui héberge, qui est soumis à la contamination. Selon le type
de relation existant, on distingue :
a) Micro-organismes symbiotiques : La symbiose est un mode de relation dans lequel
bactérie te hôte profitent tous deux de leur association. Ex : les bactéries qui vivent dans le
tube digestif (ex : Escherichia coli.) interviennent dans la protection contre l’infection dans le
tube digestif et dans les synthèses vitaminiques
b) Micro-organismes commensaux : Ce sont des micro-organismes vivant à la surface
ou dans les cavités naturelles de l’hôte sans nuire à celui-ci. Ces bactéries peuvent devenir
pathogènes (pathogènes occasionnels ou opportunistes). Il existe des commensaux de la peau
et des commensaux des muqueuses.
c) Micro-organismes pathogènes : Ce sont des bactéries douées d’un pouvoir agressif
chez l’hôte entraînant chez celui-ci une maladie infectieuse. On distingue :
Micro-organismes pathogènes stricts ou à fort potentiel de pathogénicité. Elles sont appelées
bactéries parasites : en principe, toujours pathogènes pour un hôte donné ex : Mycobacterium
tuberculosis.
Micro-organismes pathogènes occasionnels ou opportunistes : Ces microorganismes
déterminent des maladies lorsque des conditions particulières se trouvent réalisées (sujets
immunodéprimés, antibiothérapie à large spectre, prolongée, âges extrêmes de la vie …)
d) Le saprophytisme : Les microorganismes saprophytes vivent à l’état libre dans la
nature (eaux, sol…). Ils n’établissent pas de relation de dépendance avec d’autres êtres
vivants. Ils puisent leur énergie et leurs éléments nutritifs en dégradant les matières
organiques provenant de cadavres ou de résidus végétaux. Leur rôle est très important dans le
cycle de la vie : ils permettent la dégradation des déchets organiques et la fertilisation des sols
par l’humus.
2 La cellule bactérienne
2.1 Introduction :
Les bactéries sont les plus petits organismes connus, doués de métabolisme et capable
de se croitre et se diviser aux dépends de substances nutritives. Leur diamètre est
habituellement d’environ 1ùm.la cellule bactérienne est entourée d’une enveloppe rigide la
paroi qui lui confère sa forme, sa résistance et qui entoure une seconde enveloppe beaucoup
plus mince et plus délicate, la membrane cytoplasmique. Le Cytoplasme est en général très
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homogène, contient essentiellement des granulations d’acide ribonucléique, les ribosomes,
parfois aussi des substances de réserves qui rendent sa structure plus grossière. Elle ne
renferme aucun des organites décrits dans la cellule eucaryote (réticulum endoplasmique,
mitochondries…).
Dans le cytoplasme, l’appareil nucléaire se distinct par son aspect fibrillaire, finement
réticulé, il n’est pas entouré dans une membrane. La paroi, la membrane, le cytoplasme et
l’appareil nucléaire représente les structures essentielles de la cellule, Elles sont toujours
présentes. D’autre organites peuvent éventuellement s’y adjoindre : la capsule, enveloppe
externe qui peut prendre un développement considérable, les flagelles de nature protéiques qui
confèrent à la bactérie sa mobilité et enfin les pili ou fimbriae qui sont plus fin que les
flagelles, rigide est cassant, certains sont appelé pili sexuels et qui joué un rôle dans la
conjugaison bactérienne.
Figure 02 : les éléments constitutifs de la cellule bactérienne
2.2 Eléments constants et inconstants de la structure bactérienne :
Certaines structures sont présentes chez toutes les bactéries, ce sont les éléments «
constants » ; d’autres sont retrouvés seulement chez certaines bactéries : ce sont les éléments
« inconstants » ou « facultatifs ».
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2.2.1 Eléments constants :
A. Le cytoplasme : est un hydrogel colloïdal de pH variant de 7 à 7.2. Il est composé d’une
phase dispersante constituée par une solution de sels minéraux et de composés solubles de
nature lipoprotéique et une phase dispersée formée de nucléoprotéines et de lipides.
B. La membrane cytoplasmique : Les membranes cytoplasmiques isolées et observées au
microscope en contraste de phase présentent un aspect homogène, de faible densité. Elles
ont une épaisseur de 7,5 nm environ et comportent un feuillet interne transparent de nature
lipidique pris en « sandwich » entre deux feuilles denses, opaques aux électrons, de nature
protéique. L’analyse chimique de ces membranes révèle trois types de substance : lipide,
protéine et glucides. Les molécules lipidiques sont de loin les plus abondantes (des
phospholipides), en particulier le phosphatidylglycérol et/ou la phosphatidyléthanolamine.
Les membranes des bactéries Gram positives contiennent l’un de ces composantes ou les
deux avec plusieurs autres substances de nature voisine. Les bactéries Gram négative ne
renferment qu’un seul ou deux types de molécules lipidiques.
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Figure 03 : Structure de la membrane bactérienne
La membrane cytoplasmique contient surtout les enzymes de la chaine respiratoire
autrement dit les déshydrogénases et les coenzymes qui leur sont fonctionnellement associés
NAD, FAD, cytochromes, cytochromes-oxydases. Ces systèmes multi-enzymatiques
président aux réactions de phosphorylation.
Les lipides sont à la base de la structure. Chaque molécule lipidique est amphiphile,
elle est caractérisée par une partie hydrophobe soluble dans l’huile, insoluble dans l’eau et une
partie hydrophile ayant les propriétés opposées et porteur d’un groupement phosphate chargé
négativement. Ces molécules s’organisent spontanément en deux feuillets où les parties
hydrophobes se font face et sont protégées du milieu aqueux tandis que les têtes hydrophiles
externes et sont émergées. Ainsi chaque membrane est faite de deux couches hydrophiles
séparées par une couche hydrophobe.
Les protéines membranaires sont composés d’acide aminés soudé bout à bout selon
une séquence linéaire formant ainsi une chaine fortement repliée sur elle-même. Les protéines
extrinsèques dites protéine périphériques sont liées faiblement à la membrane et apparaissent
sur l’une des deux faces du double feuillet et n’ont aucun groupement inséré dans la zone
hydrophobe. Les protéines intrinsèques ou internes transvaseraient complètement le double
feuillet membranaire pour apparaitre sur les deux faces interne et externe de la membrane.
Fonctions de la membrane plasmique
a- Rôle de barrière semi-perméable (ou semi sélective) : elle permet le passage de
molécules lipophiles et empêche le passage des molécules hydrophiles.
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On distingue 2 grands types de transport :
Le transport passif : il désigne le passage d’un ion ou d’une molécule à travers une
membrane sans dépense d’énergie, il se fait dans le sens du gradient de concentration et
ne nécessite pas d’énergie, on distingue :
Diffusion simple : Se fait à travers la partie lipidique de la membrane plasmique ; pas
d’intervention des protéines membranaires, Cette diffusion se fait dans le sens du gradient (de
plus concentré vers le moins concentré) jusqu’à avoir un équilibre, à condition que la
molécule doit être hydrophobe et non polaire (non chargé).
Figure 04 : transport des molécules par diffusion simple.
Diffusion facilitée : c’est un toujours un transport passif, se fait dans le sens du
gradient (de plus concentré vers le moins concentré) et qui se réalise par la présence
de protéine qui permettre au molécule de traverser la membrane, ces protéines vont
former des canaux transmembranaires, les molécules sont hydrophiles et polaires
(chargées), exp : sels minéraux ; ce type de transport est plus rapide par rapport au
diffusion simple.
Figure 05 : transport des molécules par diffusion facilitée.
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Osmose (diffusion de l’eau) : l’eau passe du côté moins concentré (hypotonique)
vers le côté plus concentré (Hypertonique) dans le but de rendre les deux milieux
isotonique (même concentration).
Figure 06 : diffusion d’eau (osmose)
Le transport actif : il se fait en sens inverse du gradient de concentration des
molécules, ce qui nécessite l’utilisation d’énergie (généralement fournie sous forme
d’ATP) et qui est assuré par un transporteur protéique, dans le but d’accumuler des
molécules, on distingue :
Transport actif primaire : consommation directe de l’énergie(ATP) via les
protéines.
Transport actif secondaire : c’est utilisation indirecte de l’énergie, Il est assuré par
des protéines qui transportent 2 molécules différentes ; les cotransporteurs.
La 1ere molécule fournit de l’énergie pour la 2éme qui passe contre son gradient. On
distingue 3 types de transporteurs : uniport, symport et antiport.
Protéine uniporter : passage d’un seul type de molécule.
Protéine symporter : passage de 2 molécules différentes à la fois en même sens.
Protéine antiporter : passage de 2 molécules différentes à la fois en sens inverse.
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Figure 07 : différents protéines transporteur.
Le transport vésiculaire : Les vésicules de transport sont des structures sphériques
formées à partir de la bicouche lipidique refermée sur elle-même. Ces vésicules
peuvent contenir des molécules et de nombreuses protéines transmembranaires ou
associées à la membrane qui assurent leur formation, leur maintien, leurs
déplacements et leur adressage à travers la cellule, On distingue :
o Endocytose : L’endocytose est un mécanisme qui permet le passage de
certaines substances de milieu extracellulaire vers l’intérieur de la cellule, ces
substances sont enfermées dans un sac constitué d’une membrane qu’on
appelle vésicule. L’étape suivante est la migration de cette vésicule en
direction de la membrane plasmique puis sa fusion avec celle-ci, ensuite les
molécules vont être libérer a l’intérieure de la cellule. On trouve : Pinocytose
(passage des petites molécules) et Phagocytose (passage des grosses
molécules).
o Exocytose : C’est l’inverse d’endocytose, on a toujours formation de vésicule,
mais cette fois ci les molécules vont être expulser vers l’extérieure de la
cellule.
Figure 08 : transport actif par phénomène d’endocytose et d’exocytose.
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b- Site de fixation des flagelles la membrane plasmique est considère comme un site de
fixation des flagelles.
c- Possède des protéines membranaires ayant pour rôles :
Enzymes responsables de la biosynthèse et de l’excrétion dans l’espace périplasmique de
molécules nécessaires à la synthèse de la paroi
Enzymes de la chaîne respiratoire permettant la synthèse d’ATP et celles de la
photosynthèse
Transporteurs de diverses molécules (ions, sucres, …) dans les 2 sens.
De plus la membrane joue un rôle important dans la détection des signaux et de composés
présents dans le milieu environnant grâce à la présence de protéines transmembranaires
du chimiotactisme. Ceci permet aux bactéries dotées de flagelles de « nager » vers les
endroits les plus riches en nutriments par exemple et de s’éloigner des endroits
défavorables comme ceux qui contiennent des substances toxiques. Ces protéines
interviennent dans le sens de rotation des flagelles.
C. La paroi
La pression osmotique interne de la plupart des bactéries est comprise entre 5 et 20
atmosphères. Elle résulte de l’intense concentration des substances réalisée par les systèmes
de transport actif. Pour équilibrer cette énorme pression, la bactérie est pourvue d’un véritable
exosquelette rigide et résistant, la paroi, formée d’un polymère, le peptidoglycane encore
appelé mucopeptide ou muréine. Elle joue un rôle important dans la division cellulaire et c’est
à son niveau que se fait la distinction entre les bactéries Gram positive et bactéries Gram
négatives.
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Figure 09 : Etapes de coloration de Gram
Composition chimique
Chez les bactéries Gram positive la paroi est épaisse de 20 à 80 nm et présente un
aspect homogène en microscope électronique. L’élément structural principale est le
peptidoglycane qui n’est qu’un glycosaminopeptide comportant une molécule d’acide N-
acétyl-glucosamique et une molécule d’acide N-acétylmuramique, reliées entre elles par une
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liaison b-glucosidique. L’acide muramique est en outre associé à une courte chaine peptidique
de quatre acide aminés appelée tétrapeptide : deux alanines, un acide glutamique et une
lysine.
Chez les bactéries Gram négatives la paroi est beaucoup plus mince (10 à 15 nm) et
présente une structure stratifiée plus complexe. Outre le peptidoglucane de base, elle
comprend trois autres structures polymériques externes ou reliées à ce peptidoglycane, on
distingue en effet :
Une couche phospholipidique dite membrane externe pour le différencier de la
membrane cytoplasmique et qui contient des protéines importantes.
Un lipopolysaccharide (LPS)
Et une lipoprotéine assurant la liaison entre la membrane externe et le
peptidoglycane et conférant une certaine solidité a l’ensemble
La paroi bactérienne porte un grand nombre d’antigènes spécifiques à chaque type de
bactéries appelés antigènes pariétaux ou antigènes O.
Figure 10 : différent composition de la paroi bactérienne.
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Figure 11 : Dessin schématique du peptidoglycane
-La chaîne polysaccharidique : faite d'une alternance de molécules de N-acétylglucosamine
(NAG) et d'acide N-acétylmuramique (NAM).
-Les chaînes latérales peptidiques identiques, composés de 4 acides aminés (tétrapeptides),
attachées aux NAM. -Chez les Gram positives, un ensemble de ponts « inter peptidiques »
(pentapeptide) qui partent du 4eme acide aminé du tétrapeptide vers le 3eme acide aminé du
tétrapeptide d’une seconde chaine polysaccharidique et ainsi de suite.
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Figure 12 : Organisation du tétrapeptide et du pentapeptide a) Gram -, b) Gram +
Lipopolysaccharides (LPS) : formé de 3 parties :
Le lipide (A) couplé à la glucosamine et à des résidus phosphore qui est amphiphile,
possédant une partie hydrophobe et un hydrophile. Il y a analogie entre les appellations «
endotoxine », « lipide A » et « membrane externe ».
Le polysaccharide central, constitué de 10 sucres.
La chaine latérale O, ou antigène O, chaine courte, sa composition varie selon la souche
bactérienne.
Le LPS joue plusieurs fonctions, telle que l’attachement sur les surfaces, bloque l’entrée de
substances toxiques. Il agit comme une endotoxine (lipide A) qui cause les symptômes des
maladies induites par des Gram négatives. On note également la présence de PORINES
(protéines de passage trimérique) : seules structures de transport des composés hydrophiles,
essentielles à la vie de la bactérie comme les monosacharides, mais aussi à l'action de certains
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antibiotiques. D'autres protéines servent à la captation d'ions (fer), ou de vitamines (facteurs
de croissance).
D. L’appareil nucléaire
Pendant de nombreuses années, les essais de mise en évidence d’un appareil nucléaire
chez les bactéries se sont révélés infructueux : la présence d’acide ribonucléique en quantité
extrêmement importantes dans le cytoplasme bactérie masque en effet l’acide
désoxyribonucléique et sa coloration par les colorants basophiles. Actuellement, il est
amplement démontré que toutes les bactéries des corps intracellulaires que l’on distingue
parfaitement des structures cytoplasmiques ; ils possèdent les propriétés chimiques que l’on
reconnait aux noyaux des cellules eucaryotes et se divisent en harmonie avec la cellule.
Comme tous les protistes procaryotes, les bactéries possèdent un appareil nucléaire
constitué d'acide desoxyribonucléique (ADN) qui est le support de l'information génétique, il
est composé d’ADN (60%), d’ARN (30%) et de protéines (10%).
En 1941 a l’institut Rockfeller, Avery en entreprenant une série d’expériences
destinées à mieux comprendre les phénomènes décrits par Griffith en 1928 (mélange de deux
pneumocoques S1 et R et leurs effets sur les souris de laboratoire) a découvert les molécules
responsables de cette prodigieuse transformation. Il ne s’agissait pas comme on l’a décrit à
l’époque d’une protéine mais d’un acide nucléique de poids moléculaire assez élevé,
hautement polymérisé, l’acide désoxyribonucléique plus connu sous le nom ADN, très célèbre
dans le domaine de la biologie moléculaire. Cette ADN est donc très doué de propriétés
génétiques fondamentales puisqu’elle est le vecteur des caractères héréditaires de la bactérie.
La génétique associée à la biochimie a réalisé en cette date une véritable révolution
biologique. En 1953 Waston et Crick ont proposés un modèle de structure spatiale « le
fameux modèle à double hélice ».
E. Le Chromosome
Morphologie et structure
La majorité des bactéries possèdent un (01) chromosome unique, circulaire. Vibrio
cholerae en possède deux, un grand de 2,9 millions de bases et un petit de 1 million de bases.
Chez Escherichia coli il est empaqueté et se trouve dans une région qu’on appelle nucléoïde
ou corps nucléaire. Il mesure 1400 μm et 300 Å d’épaisseur. La morphologie des corps
observés est variable selon la phase de croissance et de division de la bactérie.
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Chez les Cocci on observe une petite masse sphérique ou ovoïde, souvent centrale.
Chez les Bacilles, un Bâtonnets appariés, situés transversalement dans la cellule. Il est
Généralement mononucléaire chez les cocci et plurinucléaires chez les bacilles. Cet aspect est
visible chez les bactéries jeunes en phase exponentielle. L’appareil nucléaire se réplique
plusieurs fois avant que la cellule ne se divise.
Cet ADN est associé à des protéines notamment des topoisomérases qui interviennent
dans le repliement de la molécule d’ADN, par contre on ne trouve pas d’histones comme chez
les eucaryotes. On trouve par contre des polyamines analogues aux histones, tel que la
protéine II riches en Arginine.
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, 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
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.
La réplication est bidirectionnelle : Cairns a été le premier à observer un chromosome
entier d'E.coli en cours de réplication. Il a associé des techniques de marquages isotopiques et
d'autoradiographie suivie d'observation en microscopie électronique. Après avoir cultivé des
bactéries dans un milieu contenant de la thymidine traitée à faible activité spécifique, pendant
un temps dépassant la durée du cycle, il met au point une méthode de lyse de la cellule
permettant de libérer l'ADN directement sur une grille de microscopie électronique, en
minimisant les risques de cassures mécaniques de la molécule.
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Figure 13 : Réplication semi conservative de l’ADN
Structure
a- Modèle de Watson et Crick
En proposant leur modèle, Watson et Crick ont disposés de trois sortes de données :
cytologique, biochimique, et génétique.
Les données chimiques
L’acide désoxyribonucléique est un polymère de PM élevé, composé d’unités
moléculaire appelées nucléotides. Chaque nucléotide est constitué d’un groupement
phosphoré, d’un ose à cinq atomes de carbone et d’une base de purique et pyrimidique
Les bases puriques sont l’adénine (A) ou la guanine (G) et les bases pyrimidiques sont la
cytosine (C) et la thymine (T).
L’ose est le désoxyribose.
Le groupement phosphoré est un phosphate diester en position 3’ et 5’ du désoxyribose.
Ces nucléotides sont donc de quatre types selon la nature de la base constitutive. Ils
s’unissent donc par des liaisons diester établies entre les fonctions acides de
l’acidephosphorique et les fonctions alcools de l’ose. Ainsi de longues chaines
polynucléotidiques se constituent formant une épine dorsale où alternent régulièrement les
molécules des oses et de phosphates, avec des projections latérales représentées par les bases
organiques fixées aux molécules des oses.
Dans toutes les ADN, il existe autant de molécule de thymine que de molécules
d’adénine et autant de molécule de cytosine que de molécules de guanine [A=T/C=G].
Autrement dit, on n’a A/T=1 et C/G=1. C’est le grand principe de l’équivalence ou de la
complémentarité selon lequel, à une adénine correspond toujours une thymine et à une
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cytosine vient toujours s’apparier une guanine. En revanche le rapport A+T/C+G, mieux
connu sous le nom de coefficient de Chargaff varie considérablement avec les espèces et reste
constant chez toutes les souches d’une même espèce.
Les données génétiques
La formule de Watson et Crick doit répondre à trois impératifs génétiques qui sont
normalement au nombre de trois :
Au cours de la division cellulaire, cette structure doit se répliquer, autrement dit, se
reproduire identique à elle-même pour que chacune des cellules fille hérite du même potentiel
génétique acquis par la cellule mère.
Elle doit porter « l’information génétique » qui est transcrite au niveau des molécules
protéiques que synthétisera spécifiquement la cellule.
Elle doit aussi permettre d’expliquer les phénomènes de mutation si fréquemment
rencontrés dans les populations microbiennes.
Structure
En une très brillante synthèse de toutes ces donné, Watson et Crick ont proposés la structure
suivante :
Une double hélice enroulée à la manière d’une échelle de corde autour d’un axe imaginaire.
Les deux montants de l’échelle sont constitués par les squelettes désoxyribose-phosphate,
les barreaux de l’échelle, par les paires de bases.
La distance qui sépare les deux chaines latérales est rigoureusement constante afin
d’assurer l’équilibre de l’ensemble et pour éviter des distorsions il faut qu’à chaque base
purique s’apparie une base pyrimidique, ceci est rendu possible grâce à des liaisons
hydrogènes.
La double hélice a largeur de 20 A°. Les nucléotides se succèdent le long des montants tous
les 3.4 A°. Un tour complet de l’hélice est réalisé tous les 34 A°, faisant intervenir un
enchainement de dix nucléotides.
Les deux chaines de la double hélice ont des polarités opposées, par rapport aux liaisons 3’-
5’ des désoxyriboses avec les phosphates.
Ainsi les trois impératifs génétiques paraissent être satisfaits par ce modèle. Cette structure de
l’ADN parait aussi adaptée à l’autoreproduction.
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Figure 14 : Structure de L’ADN.
F. ARN et ribosomes : les ribosomes des bactéries sont des petites granulations
sphériques de 10 à 30 nm de diamètre qui se dispersent dans tous le cytoplasme excepté les
régions nucléaires. Ils sont le siège de la biosynthèse des protéines. Les particules des
ribosomes sont souvent associées par un mince filament de ARNm, ils sont constitués d'ARN
et de protéines. Les ribosomes bactériens comprennent deux sous-unités (30S, 50S).
Ils sont particulièrement présents à proximité de la membrane cytoplasmique, site de synthèse
de la paroi et des protéines exportées. Ils n'ont pas la structure des ribosomes des eucaryotes
expliquant la spécificité propre au monde bactérien. Des antibiotiques perturbent la synthèse
des protéines à leur niveau (tétracyclines).
Figure 15 : structure du ribosome et effet de tétracyclines
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G. Granulations et substances de réserves : les bactéries peuvent accumulée des
matériaux organiques et inorganiques constituants généralement des réserves d’énergies.
Lorsque ces substances atteignent des tailles suffisamment grandes, elles forment des
granulations de réserves. D’une façon générale, chaque groupe bactérien synthétise une seule
catégorie de substance. La bactérie peut stocker des réserves sous forme de glycogènes ou
d’amidon.
H. Les mésosomes : Outre que la membrane cytoplasmique qui limite le contenu
cytoplasmique de la bactérie, l’existence de structure membranaire intra-cytoplasmique,
appelées mésosome est le fruit d’observation plus récentes. Ils apparaissent comme des
expansions ou des invaginations de la membrane cytoplasmique, de structure vésiculaire,
tubulaire ou lamellaire. Elles sont visibles chez les bactéries Gram positives et leur
déploiement est plus restreint chez les bactéries Gram négatives. Il participe à la séparation du
matériel nucléaire au cours de la division cellulaire. De plus il intervient dans la formation de
la paroi transversale qui sépare les cellules filles après la division cellulaire.
I. Le plasmide
Ce sont des molécules d’ADN double brin extrachromosomiques, de petite taille (1 kb à 400
kb), 1/100 du chromosome bactérien. Ils portent très peu de gènes, moins de 30 et qui se
répliquent indépendamment du chromosome (autoreproduction), qui peuvent s’intégrer à
celui-ci et qui sont transmissibles. Lederberg en 1952 a proposé d’appeler des Plasmides
(facteurs sexuels F). Mais ce n’est uniquement en 1959 que la communauté scientifique a
compris la véritable nature de ces éléments et son rôle biologique en découvrant chez les
Shigelles une multirésistance aux antibiotiques. 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
On classe les plasmides selon leur fonction, propagation et existence.
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.
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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. Enfin la fixation de l’azote chez Rhizobium.
Propriétés
a) Résistance aux antibiotiques Plusieurs mécanismes permettent d’expliquer la
résistance aux substances toxiques induites par des gènes plasmidiques. Dans le cas le plus
simple (pénicilline, aminosides, chloramphénicol) l’antibiotique est détruit par une enzyme.
Dans d’autres cas, l’agent toxique ne peut accéder à la cible cellulaire….etc. Généralement,
on estime que la résistance plasmidique intervient dans plus de 90% des cas observés en
clinique, les 10% restant étant dus à la résistance chromosomique. La résistance plasmidique
est aussi observée, de plus en plus fréquemment avec les métaux lourds. Les plasmides
interviennent dans la résistance aux composés mercuriels et aux sels de cadmium et au plomb
chez les Staphylocoques et chez les bacilles à Gram (-).
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) Le pouvoir pathogène dans les 3 cas est contrôlé par une information génétique portée
par un plasmide, codant pour des entérotoxines. Et des facteurs de colonisation permettant
l’attachement des bactéries à la surface de l’intestin (épithélium intestinal).
e) Production de bactériocines
2.2.2 Éléments inconstants :
A. Chromatophores et pigments
Chromatophore des bactéries photosynthétiques ≈ chloroplaste des plantes supérieures.
Ils contiennent des pigments photosynthétiques appelés bactériochlorophylles qui assurent la
conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique. Ils se forment le long de la membrane
plasmique par invagination de celle-ci.
D'autres types de pigments peuvent être rencontrés. Pigments responsables de la couleur des
colonies :
Pyocyanine bleue et pyoverdine bleu-vert chez Pseudomonas aeruginosa
Dérivé pyrolique rouge chez Serratia marcescens
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Zeaxanthène, pigment jaune chez Staphylococcus aureus (staphylocoque doré),...
Vitamine K2 chez Bacillus subtilis et Bacillus cereus
Caroténoïde protecteur anti-UV chez les corynébactéries.
B. Vacuoles à gaz : le cytoplasme des trois groupes procaryotes photosynthétiques
renferme dans leur cytoplasme des vacuoles à gaz (algues bleu-vert, bactéries pourpres,
bactéries vertes). Elles permettent à ces micro-organismes d’habitat aquatique, de flotter et
d’ascensionner à la surface de l’eau. Elles ont un contour irrégulier.
C. La capsule : Certaines bactéries sont capables, dans certaines circonstances,
d'élaborer une couche gélatino-muqueuse couche plus ou moins compacte entourant la paroi :
la capsule, la formation est largement influencée par les constituants du milieu. Constitué de
polysaccharides acides (sucres sous forme d'acides uroniques tel l'acide galacturonique,
l'acide glucuronique, mais aussi sous forme de sucres phosphorés), ce composant est lié à
certains pouvoirs pathogènes, car il empêche la phagocytose. La capsule de Bacillus anthracis
est constituée d’un polypeptide d’acide D-glutamique, capsule du pneumocoque, composée
d'acides aldobioniques (ose + acide uronique associés par liaison osidique). Les glucides
jouent un rôle important. La nature des constituants capsulaire est fréquemment
polyholisidique et quelques fois polypeptidique. Cependant, elle ne joue pas un rôle vital
comme celui de l’appareil nucléaire ou de la paroi, ou une bactérie non capsulée peut vivre
normalement. Sans être indispensable à la bactérie, les substances capsulaires sont pourtant le
support des propriétés physiopathologiques et immunologiques et joue rôle dans Rôle de
protection vis-à-vis des agents extérieurs : protozoaires, bactériophages, agents
physico¬chimiques (dessiccation)... La capsule constitue donc un agent de survie et de
sélection naturelle des espèces qui la possèdent, ainsi contre des phagocytes : des
pneumocoques encapsulés, injectés par voie intrapéritonéale à la souris, tuent l'animal en 24h.
Les pneumocoques sans capsule en sont incapables (La capsule constitue donc un facteur de
virulence, elle protège les bactéries de la phagocytose). De plus, elle semble exercer un
chimiotactisme négatif vis-à-vis des leucocytes. La capsule a des Propriétés antigéniques, et
spécificité sérologique (les Ag capsulaires sont responsables de la spécificité sérologique (Ag
K). A partir de cette propriété, une classification peut être établie exp : 70 types sérologiques
différents chez Streptococcus pneumoniae).
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Mise en évidence de la capsule
Etat frais à l’encre de chine : les bactéries apparaissent sur fond sombre avec un
halo clair autour du corps bactérien qui correspond à la capsule.
Microscopie électronique
Techniques immunochimiques : des Ac anti-capsulaires se fixent sur les Ag
capsulaires. Le complexe Ag-Ac précipite et augmente l’épaisseur de la capsule
qui devient visible au microscope. Cette réaction est appelée : Réaction de
gonflement de la capsule de NEUFELD.
Coloration à l’encre de chine Techniques immunochimiques
Figure 16 : mise en évidence de la capsule
D. Les flagelles et la mobilité
Dans le monde des Protistes inférieurs, on rencontre deux types de mouvements. Les algues
bleues et les Myxobactéries, d’une part, se déplacent par glissement sur un support solide. Les
Eubactéries et les spirochètes, d’autre part se meuvent grâce à des organes locomoteurs
spécialisés dites chez les premiers flagelles et chez le second filament axial finement enroulé
autour de la cellule et fixé à ces deux extrémités. Les flagelles sont les organes de locomotion
des bactéries, leur nombre varie de 1 à 30 selon les espèces et de longueur entre 6 à 20 µm et
de 25 nm de diamètre, de nature protéique (flagelline), sont des filaments longs et très fins
servant au déplacement de plusieurs sortes de bactéries. Le nombre et la position des flagelles
constituent un critère de classification des bactéries à flagelles.
Lorsqu'il y en a plusieurs, ils peuvent être :
Fixés sur toute la surface de la bactérie : ciliature péritriche.
Rassemblés à un ou deux pôles : ciliature polaire.
Lorsqu’il y a un seul on l’appelle monotriche
Il existe différents modes d’insertion des flagelles, selon le nombre et la position de ceux-ci :
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Figure 17 : différents types des flagelles
Fonctions du flagelle
La locomotion
Mises en évidence sur des milieux semi-gélosés (diffusion dans la gélose) ou sur milieu
solide (envahissement de la surface de la boîte. Ex : Proteus).
Rôle antigénique : Les antigènes flagellaires (Ag H) déterminent différents
sérotypes (exemple : sérotypage des Salmonella). En présence de l’anticorps
correspondant à leur Ag H, les bactéries agglutinent et les bactéries s’immobilisent. La
spécificité antigénique repose sur le nombre et la séquence des acides aminés de la
flagelline.
Fixation des bactériophages : Les flagelles sont le lieu de fixation de certains
bactériophages.
Le chimiotactisme : Le mouvement du flagelle qui engendre le déplacement de la
bactérie dans une direction donnée est produit par la rotation du crochet dans un
sens ou dans l'autre. La bactérie est capable de choisir le sens de rotation puisqu'elle
est apable de se diriger vers certaines substances (sucres, acides aminés) ou d'en éviter
d'autres (acides, bases), notion de chimiotactisme (réalisé grâce à des récepteurs
chimiques plus ou moins spécifiques).
E. Les Pili (ou Fimbriae)
L’existence d’appendices filiformes différents des flagelles a été révélée par le microscope
électronique. Ils sont fréquentés chez les bacilles Gram négatifs, rares cher les formes Gram
positives. On leur a donné le nom de pili (fimbriae). Les fimbriae : mot latin, signifie
filament ». C’est un appendice court (de l’ordre de 1μm), creux, rigide, composé de protéines
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30
disposées en hélice. Il est largement retrouvé en grand nombre autour du corps bactérien
(1000). On en distingue deux catégories, de morphologie et de fonction distincte : les pili
commun et pili sexuels.
A ce jour on distingue 4 types de Pili (I, II III et IV).
Il est plus juste de nommer les types I, III, IV des fimbriae (pili commun) et le type II un
Pili sexuel.
Les pili sexuels ou de type II : Ils sont plus longs et plus épais que les fimbriae (10 μm, 9 nm
respectivement) et moins nombreux (1 à 4 par cellule). Ils ont un rôle dans l’attachement des
bactéries entre elles (conjugaison : un des 3 modes de transfert de matériel génétique d’une
bactérie à une autre). Les pilis sexuels de la bactérie donatrice vont permettre de reconnaître
une bactérie réceptrice (de l’amarrer) et entraîner la création d’un pont cytoplasmique entre
les 2 bactéries, permettant ainsi le passage d’une molécule de plasmide. D'autre part, ces pili
sexuels peuvent permettre la fixation de certains bactériophages qui injectent alors leur
matériel génétique par le canal du pilus.
Les fimbriae de type I, III, jouent un rôle dans l’adhésion des bactéries aux différents
supports vivant ou non. Ils favorisent la formation de biofilm.
Les fimbriae de type IV, retrouvés par exemple chez Pseudomonas aeruginosa, en plus de
l’attachement, ils sont impliqués dans un autre mode de mobilité, dite saccadée. On les
retrouve au niveau des pôles des cellules bactériennes. Les fimbriae IV se contractent et se
rétractent comme un ressort, pour permettre la mobilité de la bactérie.
Figure 18 : pili commun et pili sexuel d’une bactérie
F. Les endospores
Certaines bactéries ont le pouvoir de se transformer en petites unités ovales ou sphériques
douées d’une résistance extraordinairement élevée, lorsque le milieu s’épuise en éléments
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31
nutritives. On les appelle spores ou endospores puisque leur formation est intracellulaire.
L’une des propriétés les plus remarquables des spores et leur thermo-résistance. 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 endospores caractérisent trois principaux genres des bactéries : Bacillus, Clostridium et
Sporosarcina qui sont tous Gram positifs surtout au cours de la phase exponentielle de leur
croissance et ont ensuite tendance à se décolorer en Gram négatifs. La plus sont mobile par
cils péritriches.
Leur position dans la cellule est variable : centrale, terminale, subterminale. Elles servent
également dans l’identifiction bactérienne. La recherche de tous ces caractères se fait dans un
but taxonomique.
Figure 19 : différents types des spores.
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.
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Figure 20 : aspect des spores après différentes colorations
Les stades de sporulation :
Des conditions défavorables de croissance entraînent la sporulation ou l’absence de
germination de la spore. Il représente le passage de la forme végétative à la forme sporulée.
La sporulation dure environ 10.5 heures, chez Bacillus megaterium
Elle est provoquée par l’épuisement du milieu en substrat nutritif et elle peut nécessiter des
conditions particulières : absence d’oxygène pour les Clostridium, présence d’oxygène au
contraire pour B. anthracis. Le processus de sporulation débute à la fin de la phase
exponentielle et se déroule en 6 étapes :
Etape 1 : la sporulation débute par l’arrêt de la synthèse d’ADN, l’ARN et des protéines. Le
premier changement consiste en la transformation du nucléotide en un filament chromatique
axial qui s’étend sur toute la cellule.
Etape 2 : le filament nucléaire se condense à une extrémité et se brise. On remarque une
autonomisation du futur noyau de la spore et division cellulaire asymétrique favorisée par un
septum transversal subpolaire qui partage la cellule en deux parties inégales : le sporange et la
future spore.
Etape 3 : la synthèse du septum se poursuit et elle aboutit à la formation d’une zone lisse,
transparente, entièrement autonome, comprenant un noyau, un cytoplasme et une double
membrane, l’une cytoplasmique, l’autre préfigurant la future paroi de la spore : c’est la
préspore.
Stade 4 : entre les deux membranes limitant la préspore se forme la paroi sporale puis
apparaît rapidement le cortex.
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Stades 5 and 6 : apparition des tuniques et après maturation la cellule végétative se lyse et
libère la spore.
Figure 21 : Etapes de l’endosporulation
La germination : lorsque la spore est placée dans des conditions favorables de croissance,
elle subit une sérié de transformation progressive et devient finalement une nouvelle cellule
végétative. Ce processus appeler germination comprend trois stades :
Activation : correspondant à une lésion des enveloppes sporales par des agents physiques
(choc thermique) ou chimiques (acides, lysozyme) ou mécaniques (abrasion, choc). Remarque
: l’activation thermique est mise à profit au cours de la tyndallisation qui consiste à chauffer 3
fois le produit à stériliser : 30 min à 60°C (destruction des formes végétatives et induction de
la germination d’éventuelles spores), le deuxième chauffage à 60°C et pendant 30 minutes,
tue les spores issues de la germination et induit la germination des spores résiduelles. Le
troisième chauffage dans les mêmes conditions, détruit les dernières formes végétatives.
Intonation : 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
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libération du dipicholinate de calcium. Le cortex ainsi détruit, la spore s ‘imbibe d’eau et
gonfle.
Excroissance : L’émergence de la nouvelle cellule végétative, grâce à l’altération des
enveloppes et reprise de l’activité de biosynthèse (protéines, ADN).
Propriétés des spores
La spore possède de nouvelles propriétés par rapport à la cellule végétative :
Dans la nature (conditions naturelles) la spore permet de résister aux 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.
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 figure suivante englobe tous les constituants de la cellule bactérienne (éléments
constants et inconstants) :
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Figure 22 : différents constituants de la cellule bactérienne (Gram positive et Gram négative)
3 Principes de la taxonomie chez les bactéries :
3.1 Introduction
La taxonomie est la science des lois de la classification. C’est au 18ième siècle que
Linné a proposé pour la première fois les principes d’une classification dite Naturelle pour les
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organismes du monde animal et végétal. Puis au 19ème Ernest Haeckel classa selon les
principes de Linné en troisième règne les protistes. Ses principes veulent que tout individu
doive appartenir à une espèce, toute espèce à un genre…..etc. et c’est l’espèce qui détermine
la base de la construction.
La science des règles de la classification s’appelle taxonomie ou taxinomie (du grec
"taxis" = arrangement). La taxinomie permet de nommer les organismes vivants (la
nomenclature) et de les classer en unités (taxons), au sein desquels, ils partagent un grand
nombre de caractéristiques communes.
En microbiologie, cela nous permet d’identifier (l’identification) les micro-
organismes pour mieux les utiliser ou les exploiter (ceux qui sont bénéfiques) ou bien pour
mieux s’en protéger et de les contrôler (ceux qui sont pathogènes).
3.2 Classification naturelle
Arrange les organismes en groupes dont les membres ont en commun de nombreuses
caractéristiques. Reflète autant que possible la nature biologique des organismes.
Deux méthodes principales de construction :
3.2.1 Caractères phénétiques
Depuis la classification proposée par Cohn en 1872 et jusqu'au début des années
soixante, toute la taxonomie bactérienne reposait sur une classification phénétique.
La classification phénétique (ou phénotypique) utilise un nombre de caractères
considérés comme importants, ce sont les caractères anatomiques et physiologiques à savoir :
Aspect morphologique : forme, dimension, présence ou non de capsule, flagelle….
Aspect structural : présence mucopeptide, de paroi…..
Aspect tinctoriaux : toutes les types de coloration (Gram, simple…)
Type trophique : aérobie, phototrophe….etc.
Métabolismes : glucidique, protidique….
3.2.2 Caractères génétiques
L’information génétique de la bactérie est portée par des génophores nucléaires et
plasmidiques que nous désignons sous le nom de génome. Ces dernières années la
classification des bactéries est basée sur la structure de l’ADN qui s’exprime par le coefficient
de Chargaff qui représente le pourcentage de Guanine et Cytosine en mole dans la molécule
d’ADN.
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37
Les critères sont recherchés :
La taille du génome.
La composition des bases d’ADN sous la forme de pourcentage de G+C (GC%).
Le taux d’hybridation ADN/ADN.
La séquence de l’ADN qui code pour l’ARN ribosomal 16 S.
a. La taille du génome
Selon les espèces la taille du génome est variable.
b. Composition en base d’ADN (Coefficient de Chargaff) :
Quel que soit l’espèce d’origine, l’ADN contient toujours autant de purine que de pyrimidine
soit :
(A + G) = (C + T) ou (A+G) / (C+T) = 1
De plus, il y a autant de thymine que d’adénine A/T = 1, autant de guanine que de cytosine
G/C = 1
Par contre, le rapport (A+T)/(C+G) varie beaucoup : il est caractéristique de l’espèce.
Ce coefficient est appelé coefficient de Chargaff. Il peut être calculer suite à un séquençage
par la formule suivante ((G+C)/(A+T+G+C)) X 100.
-2 bactéries appartenant à la même espèce auront des GC% identiques.
- 2 bactéries dont les GC% diffèrent de plus de 5% appartiennent à des espèces différentes.
- 2 bactéries ayant des GC% identiques n'appartiennent pas forcément à la même espèce (les
séquences de bases peuvent être très différentes).
3.3 Classification des bactéries
La classification est la méthode qui permet de classer des objets ou des organismes en
groupes apparentés sur la base de critères divers. Les bactéries sont classées et identifiées
pour distinguer un organisme d’un autre et de regrouper des organismes similaires selon des
critères d'intérêt pour des microbiologistes ou d'autres scientifiques. Le niveau le plus
important de ce type de la classification est le niveau de l'espèce. Les unités fondamentales de
la classification des bactéries sont l’espèce et le genre. Nous utiliserons aussi les noms de
souche pour désigner une culture pure obtenue par isolement d’une seule et même cellule ou
d’une colonie. Les espèces typiques sont des espèces bactériennes qui ont des caractères
phénétiques et génétiques bien déterminé (collection).
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3.3.1 Classification artificielle :
Elle est basée sur une clé qui regroupe un ensemble de bactéries partagent une même
propriété phénétique (physiologique ou métabolique) aisément reconnaissable par présence
(+) ou absence (-). Cela peut être : la production d’un pigment particulier, une activité
enzymatique spécifique… Ce type de taxonomie a un grand intérêt pratique, mais il peut
réunir des bactéries par ailleurs très hétérogènes et même génétiquement non apparentées. Le
nom du micro-organisme est obtenu par choix successifs dans une base de données en
fonction des caractères testés, généralement dans un ordre hiérarchique.
Classification de Bergy
Cette classification est la plus acceptée par tous les microbiologistes. Dans ces
premières éditions, en 1936, le « Bergy’s manuel of systématic bactériology », qui a pour
objectif initial le regroupement des espèces bactérienne connues de manière facilité
l’identification d’organismes inconnus. Dans sa dernière version (1984), le mode de
classification retenu est phénétiques et basé sur la détermination des caractères simples tel que
: coloration de Gram, réaction avec l’Oxygène, mobilité, sporulation, source d’énergie et de
nutriments. La dernière classification de Bergy classe las bactéries dans la Classe des
Schizomycètes qui se divise en dix ordres puis en familles en tribus en genres et enfin en
espèces (10 O.F.T.G.sp).
La classification s’effectue selon :
Leur morphologie macroscopique (taille, forme, couleur... des colonies sur milieux
de culture gélosés)
Leur morphologie microscopique (bactérie de type coque, bacille, vibrion ; isolés,
par deux, en chaînettes...)
Leur mobilité (mobilité ou immobilité à une température donnée)
La présence de spores (à l'état frais ou après coloration)
Résultat de la coloration de Gram (coloration de Gram positive ou négative)
La température de croissance (4° C, 20° C, 30° C, 37° C...)
Type respiratoire (aérobie, anaérobie strict, aéro-anaérobie facultatif,
microaérophile..).
Besoins nutritionnels (nécessité de substances particulière pour le développement).
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La capacité à utiliser certaines sources de carbone ou d’azote (on parlera de
biotypes ou biovars).
3.4 Nomenclature :
La nomenclature est l’ensemble des règles qui président à l’attribution d’un nom à
chaque taxon. Elle désigne, selon des règles par convention, l’espèce par le système de Linné,
qui fut la première nomenclature méthodique à être proposée. Ce système a été publié au
18ème siècle dans le domaine de la botanique, il a été appliqué par la suite à la désignation de
l’ensemble des espèces biologique dont les microorganismes. C’est un système binominal qui
désigne donc l’espèce par deux noms latin : en premier le nom de genre dont seule la première
lettre est écrite en majuscule, suivi par l’espèce, le tous souligné ou écrit en caractère italique.
Exemples:
Rangs taxonomique (Taxons) Escherichia coli Staphyloccoccus aureus
Règne Bacteria Bacteria
Division (Embranchement) Proteobacteria Firmicutes
Classe Gamma Proteobacteria Bacilli
Ordre Enterobacteriale bacillales
Famille Enterobacteriaceae staphyloccoccaceae
Genre Escherichia Staphyloccocus
Espèce coli auresu
Nom binomial Escherichia coli Staphyloccoccus aureus
3.5 Les différentes formes des bactéries
3.5.1 Formes des cellules bactériennes : les bactéries sont des organismes unicellulaires de
formes variées.
- bactéries de forme arrondies ou cocci, isolées, en chaînette, en amas (nombre variable de
cellules) : Staphylocoques, Streptocoques …
- bactéries de forme allongée ou bacille, isolés, en chaînette ou amas, de longueur et diamètre
variables : E.coli, Salmonella, Bacillus etc…
- bactéries de forme spiralée, spirilles, spirochètes, comme Treponema.
- un groupe particulier de bactéries de forme filamenteuse se rapprochant des moisissures : les
Actinomycètes.
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3.5.2 Taille :
Les bactéries les plus petites ont une taille d’environ 0,2 μm (Chlamydia) et les plus longues
certains Spirochètes peuvent atteindre 250 μm de long. En moyenne la taille se situe entre 1 et
10 μm.
3.5.3 Associations cellulaires :
Une espèce bactérienne peut apparaître sous forme de cellules isolées séparées ou en
groupements caractéristiques variables selon les espèces : association par paires, en amas
réguliers, en chaînette, par quatre (tétrades).
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41
Figure 23 : différentes formes et associations des bactéries
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Figure 13 : quelques exemples des bactéries
4 Nutrition Bactérienne
4.1 Introduction : Selon les conditions environnementales, une bactérie existe sous deux
états principaux : (i) l'état végétatif durant lequel sont assurées des biosynthèses équilibrées
permettant une croissance plus ou moins rapide et (ii) l'état de repos caractérisé par un
minimum d'échange avec le milieu extérieur et par une survie sans multiplication. La bactérie
croit et se divise en quelque vingt minutes pour donner naissance à deux bactéries filles qui
hériteront de la cellule mère, le même potentiel d’activité, pour assurer sa croissance ou sa
survie, une bactérie doit trouver dans son environnement de quoi satisfaire ses besoins
nutritifs : substances énergétiques permettant à la cellule de réaliser la synthèse de ses
constituants et substances élémentaires ou matériaux constitutifs de la cellule les mêmes
structures complexes. On classe les besoins nutritifs en 3 grande catégorie : -Besoin
constitutif élémentaires. -Besoins énergiques, - Besoin constitutif spécifique.
4.2 L’eau
L'eau représente 70% à 80% du poids cellulaire total. Elle solubilise les nutriments, en
assurant leur transport et en assurant les réactions d'hydrolyse, ainsi c’est le solvant de la vie,
où se déroulent toutes les réactions métaboliques (catabolisme plus anabolisme).
Un paramètre appelé « activity of water », aw, ou activité de l'eau) quantifie la disponibilité
de l'eau libre, non associée aux nutriments. Elle varie de 0 à 1. On note que dans un nutriment,
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une partie de l'eau est plus ou moins liée aux composants (sels, protéines) et elle n'est pas
disponible pour les micro-organismes qui ont besoin d'eau libre pour se développer. Certains
germes ne se développent que pour une valeur de l'Aw supérieure à 0,97. C'est le cas
des Acinetobacter spp. (Aw > 0,99) ou de Clostridium botulinum (Aw > 0,97).
Les Salmonella spp. ou Escherichia coli commencent à se multiplier pour une valeur de l'Aw
supérieure à 0,95. Staphylococcus aureus se multiplie à partir de 0,85 mais la production
éventuelle de toxines n'est possible que pour des valeurs supérieures à
0,97. Listeria monocytogenes peut supporter une valeur de l'Aw de 0,83 et les bactéries
halophiles une valeur de 0,75.
NB : Les endospores peuvent survivre dans un environnement dépourvu d'eau libre.
4.3 Besoin constitutif élémentaire
Ces éléments se divise en deux : (i) des macroéléments et qui représentent 95% du poids sec
bactérien et qui regroupent des éléments majeurs (g/l) qui sont nécessaire en quantité plutôt
élevé et qui correspond au 6 élément : C, H, O, N, S, P ; Corresponde aux éléments qui rentre
dans la constitution des lipides, acides nucléiques, glucides et protéines, et Elément mineurs
(mg/l) : K, Ca, Mg et Fe ; apparaissent sous la forme de cation dans l’équilibre physico-
chimique de la cellules Catalyse souvent activités enzymatiques. (ii) Micro éléments (g/l) :
petites quantités, correspondes aux oligoéléments : Manganèse (Mn) Zinc (Zn), Cobalt (Co),
Molybdate (Mo), Nickel (Ni), Cuivre (Cu), (Rôle catalyse enzymatiques.
4.3.1 Source de carbone
Le carbone est un élément très abondant dans la cellule bactérienne et il doit être fournit en
grande quantité. Selon la source de carbone on va trouver : des bactéries capables de se
développer sur un milieu inorganique contenant du CO2 comme seul source de carbone
(bactérie autotrophe) les autres, exigeant au contraire des composés organiques pour se
développer et se reproduire sont habituellement nommés bactéries hétérotrophes.
- Carbone minérale (CO2) : provient de la respiration, d’éruption volcanique ; utilisent
ensuit comme source H2O et O2 : Bactérie autotrophe, exp :Anabaena
- Carbone organique : dans macromolécules tels les glucides, (Macromolécules source
d’hydrogène et d’oxygène), très riche en enzyme, ces bactéries savent faire la glycolyse,
enzyme très important pour dégrader matière organique : Bactérie hétérotrophe, exp :
Pseudomonas, Rhizobium leguminosarum.
Remarque : certaines bactéries peuvent être parfois hétérotrophe, parfois autotrophe (appeler
autotrophe facultatif), car peuvent vivre dans différent milieux. (exp : les cyanobactéries
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44
doivent couler en hiver pour survivre et se met au fond de l’eau et devenir Hétérotrophe, en
été remonte et redevienne autotrophe).
4.3.2 Source d’azote
Pour synthétiser leurs protéines qui représentent environ 10% de leur poids sec, les bactéries
ont toujours besoin de substances azotées. Rare sont les bactéries qui peuvent fixer l’azote
sous sa forme moléculaire (azote atmospherique) : cas des Rhizobium qui vivent en symbiose
avec les légumineuses, les Azobacter et certains Clostridium. Au contraire d’autres
Nitrosomonas et sels d’ammonium. Mais cette source d’azote peut être enfin organique,
comme les groupements aminés qui peuvent être incorporé par transamination.
-Pour la majorité des bactéries la source d'azote est constituée par d'autres composés
inorganiques (ammoniac, sels d'ammonium, nitrites, nitrates) ou par des sources organiques
(groupements amines des composés organiques).
NO2- : chez Nitrobacter
NO3- : chez de nombreuses espèces
Ammoniaque ou sel d'ammonium en solution
Azote organique (acides aminés) : incorporation de NH3 après désamination ou du
radical NH2 après transamination.
La nitrification = correspond à la transformation des ions ammonium (NH4+) en ions
nitrate (NO3 -), comprend 2 étapes réaliser par des bactéries : nitrosation et nitratation
4.3.3 Soufre et Phosphore
Le soufre nécessaire principalement pour la synthèse de certaine acide aminé, Par exemple la
méthionine, la cystéine. Les bactéries utilisent surtout le soufre sous la forme de sulfate (SO4
2- ). Quelque rare bactérie prélèvement le soufre dans des molécules organiques, ce souvent
des bactéries qui sent servent pour faire des co-enzymes. Le phosphore se trouve dans des
protéines dans les phospholipides, surtout prélevé dans l’environnement sous la forme de
phosphate.
Si bactérie se trouve dans environnement sans phosphate prend du phosphore dans molécules
organique, toujours de la même façon grâce à l’enzyme phosphatase alcaline
4.3.4 Autres éléments minéraux
Un grand nombre d’éléments chimiques jouent un rôle dans l’équilibre physico-chimique de
la cellule, ce sont : le sodium, le potassium, le magnésium et le chlore. D’autre font partie
constituante d’enzyme ou de coenzyme : le fer des cytochromes, le magnésium de la
chlorophylle. On peut aussi citer d’autre élément comme le calcium, le cobalt, le cuivre, le
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45
Manganèse, le Molybdène et le Vanadium qui jouent un rôle de cofacteurs ou d’activateurs
enzymatiques. Ils sont généralement appelés Oligoéléments car ils sont généralement
indispensables en quantités infimes ou de traces.
4.4 Besoins énergétiques
Plein de réaction chimique qui ont besoin d’énergie qui provienne soit de l’air lumineuse
(bactérie phototrophes) soit de la chimie (bactérie chimiotrophe), apparaissent 4 sous-
catégories :
4.4.1 Bactérie phototrophe : utilise la lumière comme source d’énergie et on trouve :
a. Photolithotrophe = photoautotrophe : la source d'électrons est minérale, exp : les
Thiorhodaceae (bactéries pourpres sulfureuses) ou les Chlorobacteriaceae (les bactéries
vertes).
b. Photohétérotrophe = photoorganotrophe Souque de carbone molécule, exp : les
bactéries pourpres non sulfureuses Athiorhodaceae
4.4.2 Bactérie chimiotrophe : puisent leurs énergies des réactions chimiques
d’oxydoréduction, on trouve :
a. Chimioautotrophe = chimiolithotrophe : les composés (donneurs d’électrons) sont
inorganiques comme H2S, H2, Fe2+ ou NH3 ..., exp : les bactéries des sources chaudes,
Comme deuxième exemple, on peut citer les bactéries méthanogènes (Archeae) qui
synthétisent le méthane (CH4) à partir de CO2.
b. Chimioorganotrophe = Chimioheterotrophe : Les plus abondantes, Source organique,
souvent des bacilles GRAM– (Eschenchia coli) Gram + (Bacillus).
4.5 Besoin spécifiques (Facteurs de croissance)
En présence d'eau, d'une source d'énergie, d'une source de carbone, d'une source azote et
d'éléments minéraux, de nombreuses bactéries sont capables de croître et elles sont qualifiées
de prototrophes. Les bactéries auxotrophes nécessitent, en plus, un ou plusieurs facteurs de
croissance qu'elles sont incapables de synthétiser.
Un facteur de croissance ne doit pas être confondu avec un métabolite essentiel. Les facteurs
de croissance et les métabolites essentiels sont des composés organiques strictement
nécessaires à la nutrition. Toutefois, un métabolite essentiel peut être synthétisé par une
bactérie alors qu'un facteur de croissance doit être présent dans l'environnement car la bactérie
est incapable de le synthétiser.
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Exemple : prenant le cas d’Escherichia coli et Proteus vulgaris, les deux ont besoin de La
nicotinamide, mais Escherichia coli est capable le synthétisé donc est un élément essentiel,
alors Proteus vulgaris est incapable de le synthétisé donc c’est un facteur de croissance.
Les facteurs de croissance englobent trois catégories de substances : les acides aminés, les
bases puriques et pyrimidiques et les vitamines.
Le premier de leurs caractères communs est leur action à des concentrations infimes ;
elle est de l’ordre de 1 à 24 μg par litre pour les vitamines, de 10 mg par litre pour les
bases puriques et de 25 mg par litre pour les acides aminés. Il est impératif de signaler
que la croissance d’un microorganisme est relativement proportionnelle à la
concentration en facteur de croissance.
Le second de leurs caractères est leur étroite spécificité : On devine que les acides
aminés sont des facteurs de croissance car ils sont indispensables à la synthèse des
protéines ; les bases puriques et pyrimidiques font partie des acides nucléiques et sont
ainsi nécessaire à leur élaboration. Les vitamines sont soit des coenzymes soit des
précurseurs de coenzymes et leur absence prive les bactéries des fonctions
correspondantes.
4.5.1 Syntrophie
Les métabolites essentiels peuvent être retrouvés dans le milieu extracellulaire, soit parce que
ces facteurs sont excrétés par les bactéries, soit à cause de la lyse d'une certaine proportion de
cellules. Ce phénomène explique que, des bactéries ayant des exigences nutritives
différentes puissent cultiver quand elles sont ensemencées ensemble dans un milieu sans
facteur de croissance. Exemple : si on ensemence une gélose trypticase soja avec un mélange
de Haemophilus parainfluenzae et Staphylococcus aureus, on remarque que les colonies de H.
parainfluenzae ont cultivé à proximité de celles de S.aureus (S. aureus produit du NAD+), le
NAD+ est un éléments essentiels pour S.aureus et un facteur de croissance pour H.
parainfluenzae, qui est assure par la bactérie précédente. Ce phénomène est
appelé satellitisme, il peut être utilisé dans un but diagnostique ou pour faciliter la croissance
de bactéries très exigeantes.
Le tableau suivant résume les différents types de trophique :
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47
Type des besoins Nature des besoins Type trophique
Source d’énergie
Rayonnement
Lumineux
Phototrophe
Oxydations de
compose organiques
ou inorganiques
Chimiotrophe
Donneur d’électrons
Minéral
Lithotrophe
Organique
Organotrophe
Source de carbone
Compose minaral
Autotrophe
Compose organique
Hétérotrophe
Facteurs
de croissance
Aucun besoin
Prototrophe
Nécessaires
Auxotrophe
4.6 Facteurs environnementaux, physico-chimiques
Les facteurs environnementaux, comme la température, le pH, la salinité, l’osmolarité et
l’oxygène influencent et contrôlent la croissance bactérienne. Chaque bactérie possède des
valeurs optimales pour chaque facteur et par conséquent, selon les valeurs optimales, on
définit différentes catégories de bactéries.
4.6.1 La température
Elle influence profondément la multiplication et le métabolisme bactérien (action sur la
vitesse des réactions biochimiques). Selon la température optimale de développement, on
distingue généralement trois catégories de microorganismes :
Les psychrophiles dont la température optimale de croissance est située aux environs
de 0°C.
Les germes mésophiles qui préfèrent une température (moyenne) comprise entre 20 et
40°C.
Les thermophiles qui se multiplient préférentiellement entre 45et 65°C.
Cette classification n’a pas de limites strictes, il peut exister des chevauchements entre les
trois groupes. Ainsi certains mésophiles peuvent être des thermophiles et inversement. On
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48
peut aussi décrire les psychrotrophes qui cultivent habituellement à des températures de
réfrigération mais qui préfèrent des températures de 10 à 20 ou même 30°C. Les
thermoptrophes qui se développent visiblement à 50°C mais plus nettement aux
températures moyennes de 30°C. Cependant, il est impératif de signaler que la majorité des
microorganismes sont mésophiles.
Les hyperthermophiles : ont une température optimale de croissance entre 70 °C et 110°C.
Figure 25 : Taux de croissance en fonction de la température.
4.6.2 Le pH
A l’opposé des moisissures et des levures qui préfèrent pour leur développement un pH acide
(3 à 6), La majorité des bactéries se multiplient préférentiellement à des pH voisins de la neutralité
(6,5 à 7,5), mais elles sont capables de croître dans une large gamme de pH. Par
exemple, Escherichia coli peut se multiplier pour des pH compris entre 4,4 et 9,0. Certaines
bactéries qualifiées de acidophiles préfèrent un pH acide. C'est le cas des lactobacilles dont le
pH optimal est de 6. Thermoplasma acidophilum dont le pH optimal est compris entre 0,8 et 3
et Thiobacillus thiooxidans dont le pH optimal de croissance est de 2. Inversement, les
bactéries basophiles (ou alcalophiles) préfèrent des pH alcalins. Ainsi, le pH optimal est de 9
pour la multiplication de Vibrio cholerae.
Au cours des cultures, le métabolisme bactérien engendre des composés acides ou basiques
qui seraient susceptibles d'entraver la multiplication bactérienne. Pour éviter ces variations de
pH, les milieux de culture sont tamponnés, le plus souvent en utilisant des tampons
phosphates. Les tampons les plus utilisée sont k2HPO4 et KH2PO4.
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49
4.6.3 Les exigences gazeuses
C’est surtout vis-à-vis de l’oxygène que les exigences gazeuses des bactéries sont précises ;
selon ces exigences gazeuses on distingue : certains sont, d’autres sont anaérobies strictes (ne
peuvent se multiplier qu’en l’absence d’oxygène libre). Les anaérobies facultatifs appeler
aussi aéro-anaérobies peuvent croitre en absence ou en présence d’oxygène, mais leurs
croissances sont maximales en présence de ce dernier (Production d’ATP élevée). En absence
d’oxygène, elle utilise la fermentation ou la respiration anaérobie pour produire de l’énergie.
C’est le cas d’E. coli.
Les aérobies stricts exigent l’oxygène libre pour leur développement
Les anaérobies stricts : n’ont aucune enzyme capable de neutraliser les formes
toxiques de l’oxygène. Leur croissance doit se faire dans une atmosphère dépourvue
d’oxygène. C’est le cas de Clostridium.
Les anaérobies aérotolérants : n’utilisent pas l’oxygène pour leur croissance mais ce
gaz n’a aucun effet sur elles. C’est le cas des Lactobacilles.
Les microaérophiles : qui ont besoin d’oxygène, mais à une proportion inférieure à
celle de l’air.
Les aérophiles capables de se développer à la surface des milieux liquide en formant
un voile.
4.6.4 La pression osmotique
Les bactéries, à l'exception des Mycoplasmatales, sont peu sensibles aux variations de
pression osmotique car elles sont protégées par leur paroi. Toutefois, certaines espèces
marines sont adaptées à des milieux contenant environ 35 g de NaCl par litre. Lorsque cette
concentration est la même dans le milieu et à l’intérieur de la cellule bactérienne, on parle du
milieu isotonique. Lorsqu’elle inférieur ou supérieur on dit que le milieu est hypertonique
dans le premier et hypotonique dans le second cas. Selon leur sensibilité à la pression
osmotique, on distingue trois groupes de bactéries.
Les bactéries non-halophiles : NaCl est inférieure à 0,2 M.
Les espèces halophiles : NaCl supérieure à 0,2 M pour les moins halophiles à 5,2 M
pour les plus halophiles.
Les espèces halotolérantes : Ils tolèrent 7.5 à 15% de NaCl.
Les osmophiles : se multiplient en présence de grandes concentrations de sucre.
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50
5 Croissance Bactérienne
5.1 Introduction
La croissance est un phénomène de grand intérêt biologique dont l’importance écologique et
pratique est considérable. Chez les organismes pluricellulaires, la croissance se manifeste par
l'augmentation de taille ou de masse. Chez les microorganismes unicellulaires, elle se
manifeste par l'augmentation du nombre (multiplication suite à des divisions binaires).
Lorsqu'une cellule bactérienne est placée dans un milieu de culture convenable, elle va assurer
ses biosynthèses, augmente de taille puis se divise, par fission binaire, en deux cellules filles
séparées par un septum de division formé par la paroi cellulaire
Figure 26 : La division par scissiparité
5.2 Mesure de la croissance
Plusieurs techniques sont utilisées pour analyser, suivre et mesurer la croissance. Chacune a
des avantages et des inconvénients. On distingue les méthodes directes et les méthodes
indirectes fondées sur la masure d’un paramètre lié à l’activité métabolique. Certaines
distinguent les cellules vivantes des cellules mortes et d’autres, en sont incapables.
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51
5.2.1 Mesure du nombre (dénombrement)
5.2.1.1 Lecture au microscope
Cette technique permet le dénombrement de la totalité des bactéries. Elle se fait au
microscope en utilisant des compartiments volumétriques (exp: cellule de Thomas).
Récemment, la numération a été automatisée ; elle se fait par des compteurs automatiques de
particules. L'inconvénient majeur de cette méthode est qu'elle ne distingue pas entre les
bactéries viables et mortes. Elle n'est donc fiable que dans les conditions où la plupart des
bactéries sont vivantes.
Figure 27 : méthode de comptage au microscope
5.2.1.2 Epifluorescence
Elle distingue les cellules vivantes des cellules mortes. Elles sont colorées par un
fluorochrome comme utilise l'acridine orange, un colorant qui se fixe sur l'ADN. En
microscopie sous UV, les bactéries vivantes apparaissent vertes alors que les bactéries mortes
apparaissent rouges résulte de la combinaison du fluorochrome avec l’ADN dénaturé. Il est
important de signaler que ce procédé est d’interaction délicate, car en phase de multiplication
ont une des doubles hélices d’ADN ouvertes (réplication).
5.2.1.3 Dénombrement après culture
Cette méthode permet l'appréciation des bactéries viables et cultivables. Après avoir effectué
une série de dilutions, une quantité (0,1 ml en général) des dilutions convenables est étalée à
la surface d'un milieu gélosé approprié ou incorporé au milieu avant sa solidification. Après
incubation, chaque cellule se multiplie pour donner une colonie visible à l'oeil nu. En tenant
compte du facteur de dilution, nous pouvons déduire la concentration bactérienne initiale.
Ainsi pour rendre la méthode plus rigoureuse, on doit réaliser l’expérience trois fois après
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52
avoir rendu le milieu très homogène par agitation. Parfois, il arrive que plus d'une bactérie
donne une seule colonie ; il est donc plus prudent de donner la concentration bactérienne en
unités formant colonies (UFC). On peut aussi utiliser la méthode du nombre le plus
probable (NPP ou MPN) qui se fait traditionnellement pour dénombrer les bactéries dans un
milieu liquide (exp : BCPL).
Figure 28 : dénombrement après culture.
5.2.1.4 Mesure par filtration sur membrane :
La méthode de filtration sur membrane consiste à recueillir, identifier et dénombrer, à la
surface d'une membrane filtrante stérile, les bactéries recherchées dans un échantillon, utilisée
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53
quand le nombre des bactéries est très bas. Utilisée pour la recherche des coliformes dans
l’eau, comme preuve de contamination fécale. On procède par filtration sur membrane de 100
ml d'eau puis la membrane est mise en culture sur boite de Pétri (Gélose).
Figure 29 : méthode de filtration sue membrane
5.2.2 Mesure de la masse
5.2.2.1 Détermination du poids sec
Mesure physique directe du poids frais, du poids sec ou du volume cellulaire après
centrifugation. C’est la détermination de la masse sèche en récupérant la biomasse par
centrifugation, ensuite on sèche à 105 °C en présence de tampon de sable de Fontainebleau
jusqu'à obtenir une masse constante. C'est une méthode rigoureuse mais elle a l'inconvénient
d'exiger des suspensions bactériennes très denses et un milieu de culture sans particule, ainsi
cette mesure ne permet pas de distingué entre cellule morte et cellule vivante.
5.2.2.2 Mesure de trouble
Plus une bactérie pousse dans un liquide plus ce dernier devient trouble. Il y a formation d’un
voile. On utilise un spectrophotomètre (La mesure de la densité optique) pour mesurer cette
turbidimétrie. C’est la technique la plus simple, la plus rapide et la plus utilisée. Elle consiste
à mesurer la lumière absorbée par une suspension bactérienne à l'aide d'un spectrophotomètre
réglé à une longueur d'onde de 620 nm (longueur d'onde pour laquelle l'absorption de la
lumière par les constituants cellulaires est la plus faible). Dans des conditions techniques
précises, l'absorbance est proportionnelle à la concentration cellulaire. C’est le procédé le plus
simple, le plus rapide et actuellement le plus utilisé pour évaluer la masse microbienne,
surtout utilisé dans le cas d’une culture sur un milieu liquide.
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54
5.2.2.3 Mesure de l’activité cellulaire
On mesure un paramètre facilement déterminable et dont la valeur peut être corrélée avec
précision à celle de la biomasse. La corrélation ne sera exacte que si l'état physiologique est
constant. On peut mesurer soit la consommation d’un substrat présent dans le milieu, soit un
constituant cellulaire, soit une molécule excrétée par les cellules, soit encore une variation
physico-chimique du milieu.
A. Mesure de la consommation de substrat
Le substrat peut-être une source de carbone, une source d’azote, l’oxygène ou un facteur de
croissance. Cette méthode est d’utilisation très limités et ces résultats ne sont pas très
satisfaisants. Sa crédibilité dépend de la précision du dosage, de la présence de substances
interférentes et du rapport de la masse cellulaire formé par unité de substance nutritive
consommée.
B. Mesure des produits d’excrétion
Au cours de leur développement, les microorganismes rejettent dans le milieu extérieur, les
produits de leur métabolisme. Les métabolites primaires (acides aminés, acides organiques) ne
sont pas rejetés en quantité notable car la cellule qui les synthétisent en a besoin pour sa
croissance. Leur mesure n’est pas très significative. Au contraire, certains produits du
catabolisme constituent de véritables déchets dont la cellule doit se débarrasser. Leur dosage
peut se révéler très utile.
C. Mesure des variations physico-chimiques du milieu
Les variations physico-chimiques du milieu traduisent une évolution de la croissance. Les
modifications de pH, de conductivité électrique, de potentiel d’oxydoréduction et d’énergie
calorifique libérée par les cellules peuvent être mesurées avec intérêt. Dans ces procédés, on
cherche à établir une relation entre la vitesse d’accroissement et la vitesse de variation du
paramètre mesuré.
5.3 Constantes et expression de la croissance (paramètre de croissance)
La division cellulaire répond une progression exponentielle à temps régulier. 01 cellule donne
02 cellules, qui donnent 04 cellules, puis 16, puis 32 et ainsi de suite.
La croissance d’une bactérie placée dans des conditions idéales de culture peut être définie
par deux constantes principales :
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55
5.3.1 Le temps de génération
Le temps de génération est le temps entre deux divisions successives ou celui nécessaire au
dédoublement de la population. Si on part d’une cellule bactérienne unique, son
accroissement se fait selon une progression géométrique : 1 puis 2, puis 4, puis 8, puis
16…etc. Le temps de génération (G) est spécifique à chaque espèce et il dépend des
conditions environnementales.
G= t/n t= temps (connu)
n= nombre de division
Si on part d'une population initiale N0, au bout de n divisions, on aura un nombre théorique de
bactéries : N = 2n.N0
(G) est de 20 minutes pour Escherichia coli, de 1000 minutes pour Mycobacterium
tuberculosis. en milieu synthétique.
Le temps de génération est spécifique à chaque espèce et il dépend des conditions
environnementales.
Nombre de génération
n = LogN – LogN0 / log2
5.3.2 Le taux de génération
Le taux de croissance (μ) exprime la vitesse de multiplication des bactéries ; c'est le nombre
de divisions effectuées par unité de temps (temps en heure).
μ= n/t ⇒ n = μt donc nombre de bactérie : N = 2μt N0
C’est donc l’inverse du temps de génération. Si on prend par exemple E.coli qui de divise tous
les vingt minutes, en 1 heure, unité de temps généralement adoptée, le taux de croissance est
de 3/1=3. Pour Mycobacterium tuberculosis, il est de 0.075.
5.4 Courbe de croissance
5.4.1 Courbe de croissance en milieu non renouvelé, culture discontinue
Une bactérie déposée sur un milieu nutritif convenable va former une colonie, visible à l'œil
nu. Mais après 16 à 24 heures, cette croissance s'interrompe, à cause de l’épuisement des
nutriments avec le temps, la croissance en milieu non renouvelé fait apparaître différentes
phases caractéristiques : La phase de latence, la phase de croissance exponentielle, la phase
stationnaire et la phase de déclin.
Le temps de génération
G = tn-t0/n
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56
Figure 30 : courbe de croissance de la bactérie
a) Phase de latence
Elle correspond à une période d'adaptation de la bactérie au milieu nutritif proposé et
essentiellement à la synthèse des enzymes nécessaires pour métaboliser les nutriments. Cette
période au cours de laquelle le taux de croissance est nul est dite phase de latence. Elle est
généralement conditionnée par :
L’espèce bactérienne
La quantité d'inoculum introduit sur le milieu : les bactéries doivent d'abord
détoxiquer le milieu en le débarrassant des traces d'éléments toxiques qui contaminent,
en général, les milieux de culture (métaux lourds par exemple.). Plus l'inoculum est
important, plus le temps nécessaire à la détoxification est court
L’âge de la culture l'espèce bactérienne : les "vieilles" bactéries, introduites dans un
milieu neuf, doivent d'abord réparer tous les dommages subis ; elles doivent donc
restaurer leur état physiologique normal avant de commencer à se multiplier. Donc,
plus la culture ayant servi d'inoculum est vieille, plus la durée de cette phase est
longue.
L’adaptation des cellules bactériennes au milieu (la composition du milieu) : les
bactéries doivent synthétiser les enzymes adaptées au nouveau milieu de culture
NB : on peut aussi attribuer ce retard au transfert des bactéries d’un milieu vers un autre neuf
mais différent.
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57
Si on inocule le même milieu avec des bactéries prélevées en phase exponentielle, il n’y aura
pas de pas de latence.
b) Phase exponentielle
La vitesse de division est constante et maximum. La majorité des bactéries sont dans un bon
état physiologique et se divisent de façon exponentielle (les nutriments sont disponibles et les
substances toxiques absentes et le pH est optimal). Le taux de croissance atteint un maximum
(µ=max). La presque totalité de la masse cellulaire est représentée par des cellules viables
(mortalité nulle).
c) Phase stationnaire
La vitesse de croissance régresse. Il y a un épuisement du milieu de culture et une
accumulation des déchets et l'évolution défavorable des conditions physico-chimiques. Le
nombre de cellule viable reste constant. Il peut correspondre à un équilibre entre le nombre
des cellules vivantes et le nombre des cellules mortes. Le taux de croissance devient nul (µ =
0).
d) Phase de déclin
Elle correspond à une période où les bactéries ne se divisent plus, meurent et sont lysées par
les enzymes qu'elles libèrent.t. Le taux de mortalité peut être constant comme le taux de
croissance. Le nombre de cellules détruites étant proportionnel au temps et l’inclinaison de la
droite dépend de l’espèce bactérienne et des conditions d’environnement. Le taux de
croissance est négatif (µ < 0).
On note qu’on peut ajouter deux autres phase qui sont : phase d’accélération et qui se trouve
entre fin phase d’adaptation et début de phase exponentielle, et aussi phase ralentissement
(décélération) qui se trouve entre fin phase d’exponentielle et début phase stationnaire.
5.4.2 Phénomène de diauxie (deux croissance en grec)
Quand un milieu contient plusieurs substrats alimentaires, on peut observer des phases de
croissance décalées. Tout se passe comme si les bactéries utilisaient d'abord un premier
substrat, probablement celui qui demande le moins de dépenses (énergie, synthèses
enzymatiques, déchets, etc.), puis, une fois ce premier substrat épuisé, entamaient la
consommation d'un autre substrat alimentaire. Ce phénomène est appelé diauxie, et qui se
traduit par une courbe biphasique.
Exemple : Lorsque des bactéries sont cultivées en présence de glucose et de lactose, elles
commencent par l'utilisation du glucose jusqu'à son épuisement. On observe ensuite un temps
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58
de latence, durant lequel les bactéries vont synthétiser les enzymes nécessaires à l'utilisation
du lactose, avant la reprise de la multiplication bactérienne.
Figure 31 : Phénomène de diauxie (Phase I (Glucose) –Phase II (Lactose))
5.4.3 Facteurs influençant la croissance
En plus des facteurs déjà cite au paravent (dans partie phase d latence), on trouve les facteurs
physico-chimiques qui conditionnent la nutrition sont les mêmes qui influent sur la
croissance. Les plus importants sont : La température, Le substrat, et aussi agents
antimicrobiens : les antibiotiques
5.4.4 Croissance continue
Dans les conditions habituelles de croissance, la phase exponentielle ne peut durer que
quelques heures. Expérimentalement, on peut maintenir une culture en croissance
exponentielle pendant plusieurs heures voire plusieurs jours. Pour cela, il faut renouveler
constamment le milieu de culture tout en éliminant les produits résultant du métabolisme
cellulaire. C'est le principe des fermenteurs industriels.
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Figure 32 : courbe de croissance continue des bactéries
6 Les milieux de cultures
Un milieu de culture est composé d’un mélange de substrats nutritifs (acides aminés, peptides,
sucres, etc), d’un système tampon pour éviter les variations importantes du pH, de sels
minéraux et de vitamines. Il est possible d’ajouter d’autres facteurs de croissance (sang,
protéines, hémoglobine, vitamines). Les bactéries introduites dans le milieu de culture
constituent l’inoculum. De très nombreux milieux de culture sont utilisés en bactériologie. Ils
peuvent être classés selon de nombreux critères :
6.1 Classification des milieux de culture selon la consistance :
Milieux liquides, qu’on appelle bouillons de culture.
Les milieux solides peuvent être préparés sur boite de Petri ou en tube (gélose
inclinée, gélose profonde). Selon la quantité d’agar rajoutée, on a des géloses solides
(1,5%) et des géloses molles (0,75%).
Les bactéries se développe sous forme de colonies, dont la forme, la couleur, l’odeur,
dépendent à la fois de l’espèce et du milieu utilisé.
L’agar fond lorsqu’on la réchauffe à 100°C et se solidifie lorsqu’elle se refroidit (dès 40°C).
Généralement, on prépare les boites de Pétri avec une gélose stabilisée à 50°C.
6.2 Classification des milieux de culture selon la composition chimique :
6.2.1 Les milieux synthétiques (de composition chimique connue)
On connaît avec exactitude la composition chimique de type de milieu, qualitativement et
quantitativement.
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60
6.2.2 Les milieux complexes ou empiriques (de composition chimique mal connue)
Très nutritifs de composition indéfinie. Utilisés pour la culture de nombreux organismes.
Employés pour la culture des chimiohétérotrophes.
Ils sont constitués d’extrait de soja, de viande, de levure, digérés par des enzymes. Ils
fournissent une source de carbone, d’azote, vitamines B. Exemple : bouillon nutritif.
6.2.3 Les milieux semi-synthétiques
Comme leur nom l’indique c’est un mélange de composés chimiques purs et de substances
naturelles empiriques.
6.3 Selon le rôle : On peut aussi classer le milieu de culture selon son rôle, on trouvera :
6.3.1 Les milieux sélectifs
Favorisent la croissance de certains micro-organismes particuliers tout en inhibant la
croissance d’autres espèces ou isolats. On fait intervenir un pH acide, une concentration de sel
élevée.
Exemple : géloses MacConkey, Sélectionne les bactéries Gram-négatives
6.3.2 Les milieux différentiels
Permettent de distinguer différents groupes de bactéries et même d’identifier des
microorganismes sur la base de leurs caractéristiques biologiques. Par exemple : gélose sang
Bactéries hémolytiques versus non hémolytiques. Gélose MacConkey Bactéries qui
fermentent le lactose versus non fermenteurs.
6.3.3 Les milieux enrichis
Milieux de culture à utilisation générale auxquels on ajoute des nutriments spéciaux afin de
favoriser le développement d’hétérotrophes fastidieux Ce sont des milieux utilisés pour
l'obtention des bactéries dites exigeantes et auxotrophes. Par exemple : les milieux au sang
frais.
6.3.4 Les milieux d'identification ou d’isolement :
On parle généralement de milieux usuels pour isoler et faire germer une bactérie sur un
milieu. Le plus connu est la gélose nutritive (gélose ordinaire) qui est composée d’un mélange
de bouillon nutritif et de l’Agar-agar.
6.3.5 Les milieux de conservation
Ce sont des milieux pauvres au sein desquels les bactéries survivent dans un état de vie
ralentie.
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61
6.4 Les cultures pures
Les techniques d’études des bactéries exigent toujours de pouvoir avoir des cultures pures afin
de pouvoir faire des analyses de son métabolisme. Au cours de l’analyse bactériologique de
routine trois types d’analyses doivent être faites.
6.4.1 Méthode de dilution en milieux liquide
Décrite en 1862 par Pasteur et a eu un grand succès en bactériologie (NPP ou colimétrie). Elle
consiste à faire des dilutions de la solution mère à analyser et ensemencer des milieux
adéquats.
6.4.2 Méthode d’incorporation
On utilise généralement de la gélose ordinaire, où on incorpore une suspension (ou une
dilution de la suspension) à la gélose préalablement fondue et refroidie à 45°C. Après
homogénéisation le milieu est coulé en boite Pétri, laissé solidifier et incuber à une
température optimale. Cette méthode est utilisée pour les germes anaérobies.
6.4.3 Méthode de stries
C’est la méthode la plus utilisée en microbiologie. Elle consiste à réaliser à l’aide d’une anse
de platine bouclée et stérile (contenant de la suspension bactérienne) des stries sur une gélose
en la parcourant sur toute la surface et incuber à une température optimale. Elle est adoptée
pour les bactéries aérobies.
7 Les agents antimicrobiens
7.1 Introduction
Pour de multiples raisons, il est indispensable de contrôler le développement des
microorganismes, pour éviter leurs effets nuisibles sur l’homme et les animaux (bactéries
pathogènes par exemple), ou sur les produits de l’activité humaine (altération des aliments,
dégradation diverses). Les moyens de lutte sont nombreux et très variés, tels les agents
antimicrobiens physiques (température, irradiation et élimination mécanique) et chimiques
(antibiotiques, antiseptiques et désinfectant).
Le but essentiel que l’on se propose est quelquefois d’inhiber le développement des
microorganismes nuisibles mais le plus souvent de les détruire totalement. On parle
communément de stérilisation procédé par lequel on détruit ou élimine d’un objet ou d’un
habitat toutes les cellules vivantes, les spores viables et les entités acellulaires (virus, viroïdes,
prions), comme l’opération qui a pour objet de tuer tous les microorganismes contenus dans
une opération. Le matériel traité est dit stérile lorsque le résultat est acquis, autrement dit
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
62
lorsqu’aucun microorganisme n’est reviviable ou capable de se développer, les agents utilisés
pour assurer la stérilisation sont de trois type : physique, chimique et naturelle.
La décontamination est le premier traitement à effectuer sur les objets et matériels souillés
dans le but de diminuer la population de micro-organismes et de faciliter le nettoyage
ultérieur. C’est l’étape indispensable avant toute désinfection ou stérilisation
Désinfectants : la désinfection est destruction, inhibition ou élimination des
microorganismes potentiellement pathogènes, elle vise à réduire une population de micro-
organismes, mais pas nécessairement à la supprimer en totalité. On donne le nom de
désinfectants aux agents chimiques capables de détruire les germes pathogènes dans les
milieux extérieurs à l’homme : l’eau, l’air, le sol ou encore les objets et les matériaux les plus
divers. Ces substances peuvent être utilisées aux concentrations plus ou moins élevées avec
des temps de contact prolongés.
Antiseptiques : un milieu est dit septique lorsqu’à son niveau, des microorganismes
pathogènes peuvent être présents et même de développer. Il est aseptique dans le cas
contraire. Les antiseptiques sont des produits destinés à inhiber la croissance ou à tuer les
micro-organismes et/ou à inactiver les virus au niveau de tissus vivants (peau saine,
muqueuses, plaies). Ce sont donc des substances ayant une activité antibactérienne,
antifongique et/ou antivirale. Leurs conditions d’utilisation sont prévues pour ne pas altérer
les tissus sur lesquels elles sont placées.
Les désinfectants et les antiseptiques en raison de leurs toxicités ne peuvent pas être
administrés à l’homme par voie générale.
7.2 Antibiotiques :
7.2.1 Historique :
L’étude systématique des composés organiques de synthèse conduisit Ehrlich à la découverte
des arsphénamines, dérivés arsenicaux actifs dans le traitement de la syphilis, c’est donc la
première victoire de la chimiothérapie. La seconde étape fut franchie en 1935 lorsque
Domagk en Allemagne, démontre qu’un colorant déazoique, la para-sulfamidochrysoïdine est
capable de guérir les infections streptococciques expérimentales de la sourie. La troisième
étape est celle des antibiotiques. La connaissance du pouvoir bactériostatique de certains
microorganismes vis-à-vis d’autres microorganismes avait déjà été signalée par Pasteur et
Joubert à propos du bacille charbonneux et de sa disparition dans les urines. Cependant, l’ère
des antibiotiques commença en 1929 lorsque Flemming fit cette observation apparemment
anodine, sur une boite de Pétri ensemencée avec des staphylocoques, la présence de quelque
MICROBIOLOGIE Générale 2éme année Sciences Alimentaires
63
colonies d’une moisissure du genre Penicillium, un contaminant, provoque une inhibition de
la croissance des bactéries mises en culture. Il en déduit que le champignon sécrète une
substance bactériostatiques, susceptible d’être utilisé en thérapeutique. Il cultive le
penicillium et montre que ses extraits sont bactéricides sans être toxiques pour les cellules
animales. Il propose d’appeler pénicilline sur une grande échelle dans des buts d’essais
thérapeutique. Les résultats sont spectaculaires. Pendant ce temps on parle de drogues
miracles. A partir de cette date plusieurs antibiotiques ont été isolés, sélectionnés et utilisés en
thérapeutiques (c’est une véritable révolution). Puis depuis 1965, une nouvelle période semble
prolonger cette époque glorieuse. Elle est caractérisée par les antibiotiques semi-synthétiques
en particulier les ß-lactamines.
7.2.2 Définition
Antibiotiques : terme issu du Grec anti : contre, et bios : la vie. Un antibiotique est une
substance antimicrobienne d’origine biologique, autrement dit produite par un
microorganisme (champignon microscopique et bactérie) ou de synthèse chimique et qui est
capable d’inhiber la multiplication et détruire d’autres microorganismes. Ce sont des
substances chimiques naturelles ou synthétiques qui ont un pouvoir destructeur sur les
bactéries. Ce sont dépourvues de toxicité pour les autres cellules, humaines ou animale. Ces
agents qualifiés de chimiothérapeutes comprennent les sulfamides et les antibiotiques. Les
premiers sont des produits chimiques obtenus par synthèse. Les seconds sont aussi des dérivés
chimiques, mais élaborés par des microorganismes vivants (champignons et bactéries). Il
existe deux catégories d’antibiotiques :
Les antibiotiques à effet bactériostatique qui inhibent la croissance bactérienne en
ralentissant puis arrêtant la multiplication.
Les antibiotiques bactéricides qui lysent les bactéries (détruisent totalement les
bactéries), un antibiotique bactéricide à une certaine concentration peut s’avérer
bactériostatique à concentration plus faible.
Aucun antibiotique n’est efficace contre toutes les bactéries, certains agissent contre un petit
nombre d’espèces, tandis que d’autres sont actifs contre un large spectre d’organismes,
incluant aussi bien les bactéries Gram positives que les Gram négatives. Dans certains cas les
antibiotiques naturels ont été modifiés chimiquement en laboratoire. On a ainsi obtenue des
antibiotiques semi-synthétiques dont le spectre d’activité diffère de celui di compose
d’origine. Qu’ils soient d’origine biologique ou de synthèse chimique, ces médicaments
antimicrobiens doivent posséder les mêmes propriétés à savoir :
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Avoir une activité antibactérienne.
Etre actifs en milieu organique puisqu’ ils doivent atteindre les microbes dans les
tissus de l’hôte (sang, poumons, os etc …)
Etre de bonne absorption et de bonne diffusion.
Etre de toxicité sélective (contre les cellules bactériennes et non les cellules de l’hôte).
Agissent à des concentrations très faibles de l’ordre de μg/ml in vitro
7.2.3 Facteurs influencent l’action antimicrobienne
L’action antimicrobienne est sous la dépendance d’un certain nombre de facteurs qui peuvent
la favoriser ou l’inhiber.
a) La bactérie :
Toutes les espèces ne sont pas également sensibles vis-à-vis d’une substance. Un agent
antimicrobien est caractérisé par son spectre d’activité, autrement dit, le nombre d’espèce vis-
à-vis du quelles son pouvoir bactériostatique ou bactéricide s’exerce. C’est ainsi que les
streptocoques sont sensibles à la pénicilline, l’érythromycine et les tétracyclines et sont
résistantes contre la rifamycine et la sterptomycine.
L’état physiologique de la bactérie influe sur sa vitalité et sur sa sensibilité. Les germes en
phase exponentielle de croissance sont plus résistants aux agents antimicrobiens que ceux
âgés de 24 heures ou plus. De plus une forme sporulée est plus résistante qu’une forme
végétative. Il est aussi connu que la sensibilité varie d’un individu à un autre. Aussi, il est
admis que plus le nombre de cellule est élevé plus ils résistent mieux aux antibiotiques.
b) L’agent antimicrobien
Agent physique : le taux de mortalité varie suivant la nature de l’agent : chaleur sèche
ou humide, rayonnements…. Plus son intensité est forte, plus la destruction est rapide.
Agent chimique : si l’on considère un agent chimique donné, son pouvoir antiseptique
est on fonction de sa concentration, selon celle-ci il sera, soit bactéricide soit bactériostatique.
Cette aptitude dépend aussi des propriétés intrinsèques des substances utilisées. Elle dépend
aussi de la stabilité chimique des molécules ; l’action de l’eau oxygénée et de l’hypochlorite
est liée à leurs décompositions. Cela dépend aussi de la durée de contact.
L’environnement : il conditionne l’activité de l’agent antiseptique, qu’il s’agisse du
milieu de culture dans lequel se développe l’expérience, du tissu au niveau duquel agit un
antiseptique, de l’objet ou du matériel que l’on veut désinfecter. La température peut aussi
augmenter ou inhiber cette activité. Les antibiotiques sont généralement peu stables à la
chaleur, exception faite de la tyrothricine et le chloramphénicol. Le pH du milieu influe aussi
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considérablement car tous les antibiotiques agissent dans des fourchettes de pH bien
déterminées. La turbidité du milieu, la dureté de l’eau (titre hydrotimétrique) ont aussi un rôle
important sur l’action antimicrobienne.
Les Antibiotiques
La chimiothérapie, autrement dit, l’utilisation d’agents chimique en thérapeutique, pris son
véritable essor en 1909 lorsque Ehrlich formula le principe de base suivant : pour être
utilisable par voie générale dans le traitement des maladies infectieuses, une substance doit
être nuisible pour le microorganisme parasite, mais inoffensive pour les cellules hôtes. Elle
doit être douée de toxicité sélective. Les antibiotiques et les sulfamides ont cette qualité.
Les antibiotiques ont la propriété d’interférer directement avec la prolifération des
microorganismes à des concentrations tolérées par l’hôte. Ce qui caractérise l’ensemble de ces
produits, quelle que soit leur origine, c’est leur mécanisme d’action. Les antibiotiques agissent
au niveau moléculaire de certaines structures de la bactérie, en un point précis dénommé site
d’action ou cible moléculaire, propre à chaque famille d’antibiotique.
Les principales structures bactériennes peuvent être le site d’action d’un ou de plusieurs
antibiotiques de la même famille :
La synthèse de la paroi bactérienne.
Les fonctions de la membrane cytoplasmique.
La synthèse protéique.
La synthèse des acides nucléiques et le transfert de l’information génétique du
chromosome vers les ribosomes (ARNm)
Figure 33 : Cibles de l’action des antibiotiques
7.2.4 Les familles d’antibiotiques
Sur les 2500 antibiotiques connus plus de 70% sont synthétisés par des microorganismes. Ces
antibiotiques sont classés selon leur constitution chimique. Parmi les multiples antibiotiques
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connus, relativement peu conviennent pour le traitement des maladies, certains d’entre eux
sont résumés ci-dessous :
7.2.4.1 Les bêta-lactamines
a) Les pénicillines
Les pénicillines peuvent être extraites à partir de nombreuse espèces de Penicillium et
d’Aspergillus, ce sont les antibiotiques les plus anciens. Historiquement c’est la souche de
Penicillium notatum qui a été utilisée puis une autre Penicillium chrysogenum a été retenue à
peu près pour la production de cette famille d’antibiotiques qui est divisée comme suit :
Groupe G : regroupe les pénicillines naturelles, soluble dans l’eau et inactivée par les
sucs gastriques. Elle est active sur les germes Gram positive et sur les cocci Gram
négatifs. Exemple : Pénicilline G, Oracilline, Extencilline.
Groupe M : sensiblement moins actives mais résistent à la pénicillinase et sont par
contre utilisés contre les infectons à staphylocoques. Exemple : Bristopen, Floxapen.
Groupe A (Ampicilline) : pénicilline semisynthétique et présente les mêmes
caractéristiques que les pénicillines G avec un spectre plus élargi sur les
entérocoques. Exemple : Amoxicilline
Pénicillines antipyocyaniques : ils sont actifs contre les Pseuomonas aeruginosa et les
Proteus indole positifs. Ils sont divisés en deux groupes, les carboxypénicillines,
exemple : Ticarpen, et les uréidopénicillines, exemple : Ticarcilline et Témocilline.
Les pénicillines différentes l’une de l’autre de diverses manières ; la pénicilline G est efficace
contre les gonocoques, les méningocoques et certains bactéries Gram positives telles que les
streptocoques et les staphylocoques mais elle doit être administrée par voie parentérale car
elle est détruite par l’acide stomacal. La pénicilline V est similaire à la pénicilline G mais elle
est plus résistante à l’acide et peut être donnée par voie orale. Elle a un spectre d’acticité plus
large puisqu’elle est active contre les bactéries Gram négatives telles que Haemophilus,
Salmonella et Shigella.
b) Les céphalosporines
Ce sont des antibiotiques proches des pénicillines (elles ont un mécanisme d’action
semblable). Isolé à partir d’un champignon Cephalosporium acremonium. Elles sont divisées
en trois groupes ou génération différentes par leur spectre d’activité, classées actuellement en
quatre groupes :
Première génération : la première a été produite en 1962. Elles résistent mieux à la
pénicillinase et sensibles aux céphalosporinases, sont plus efficaces contre les
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67
bactéries pathogènes Gram positives que contre les Gram négatives. Les plus
importants sont : Céfaléxine, céfradine, céfradroxil.
Deuxième générations : elles résistent mieux aux céphalosporinases, agissent contre de
nombreuses bactéries pathogènes Gram positive et Gram négatives- Le plus
importante est le céfuroxine et céfamandole.
Troisième génération : ils sont très actifs contre les Entérobactéries et résistent mieux
aux céphalosporinases, sont particulièrement efficaces contre les bactéries Gram
négatives. Le principal représentant est le céfotaxime.
Quatrième génération : elle est représentée par un seul antibiotique le cefsulodine, son
spectre d’activité est très étroit et il est lié à Pseudomonas aeruginosa qui jusqu’ici
sont montré très résistant aux céphalosporines.
c) Les oligosaccharides ou aminosides
La structure de composés est très voisine, elle est constituée d’oses et d’oses aminés. La
streptomycine, la kanamycine, la néomycine et la tobramycine sont synthétisées par des
Streptomyces griseus, alors que la gentamicine provient d’une bactérie apparentée :
Micromonospora purpurea.
Ces antibiotiques sont actifs sur les bactéries Gram positif, notamment les staphylocoques et
tendent à être plus actifs contre les bactéries pathogènes Gram-négatives. L’utilité de la
streptomycine a fortement décru en raison d’une résistance largement répandu, mais elle est
encore efficace contre la tuberculose et la peste. On peut traiter les infections à Proteus,
Esherichia, Klebsiella et Serratia à la gentamicine, ils ne passent pratiquement pas à travers la
paroi de l’intestin et sont donc administrés par voie injectable et ils sont indiqués dans le
traitement de diverses maladies infectieuses, notamment urinaires et rénales car ils sont
éliminés sous forme active par les reins. Les aminoglycosides sont assez toxiques et peuvent
entrainer une surdité des dommages rénaux, des pertes d’équilibre, des nausées et des
réactions allergiques
d) Les Quinolones
Les quinolones comprennent un grand nombre de molécules de bonne efficacité : acide
malidixique, acide oxolinique, acide pipémidique, piromidique et fluméquine. Elles sont très
efficaces contre les bactéries entériques comme E.coli et Klebsiella pneumoniae et contre
Haemophilus, Neisseria, Pseudomonas aeruginosa et d’autre bactéries pathogènes Gram
négatives. Les quinolones sont également actives contre des bactéries Gram-positives telles
que Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes et Mycobactérium tuberculosis. Elles
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sont couramment utilisées dans le traitement des infections du système urinaire, des maladies
sexuellement transmises dues à Neisseria et à Chlamydia, des infections du système gastro-
intestinal et du système respiratoire, des infections cutanées et de l’ostéomyélite. Les
quinolones sont généralement déconseillées pendant la grossesse et contre-indiquées pendant
l’allaitement (en raison de leur passage dans le lait maternel), ces antibiotiques ne sont
généralement pas utilisés chez l’enfant (sauf en injections).
e) Les tétracyclines
Des antibiotiques de nombre de six (Tétracyclines, Chlortétracycline, Oxytétracyclines,
Déméthyl-chlortétracyclines, Doxycycline et Minocycline). Les tétracyclines sont des
antibiotiques à large spectre, activent sur différents germes notamment les chlamydies et
lesmmycoplasmes, des bactéries particulières qui ne se multiplient qu’à l’intérieur des
cellules. Ces antibiotiques sont indiqués dans diverses maladies infectieuses, notamment
respiratoires et génitales, et dans le traitement de l’acné (souvent pendant plusieurs mois). Des
doses élevées peuvent provoquer des nausées, des diarrhées, endommager le foie et les reins
et elles ne doivent pas être utilisées à partir du 4ième mois de la grossesse et chez l’enfant de
moins de huit ans. Les cyclines sont photo-sensibilisantes : il faut éviter de s’exposer au soleil
pendant le traitement.
f) Les phénicoles
Même si le chloramphénicol a été initialement produit à partir de cultures de Streptomyces
venezuelae, il est maintenant obtenu par synthèse chimique. Cet antibiotique a un large
spectre mais malheureusement, il est assez toxique. Il induit des réactions allergiques ou
neurotoxiques, On n’utilise le chloramphénicol que dans les cas où la vie du patient est
menacée lorsqu’aucun autre antibiotique n’est utilisable.
g) Les macrolides et antibiotiques apparents
Les macrolides : (Erythromycine, Spiramycine, Oléandomycine, Kitasamycine,
Josamicyne et Midécamycine) historiquement définis à partir de leur chef de fil
l’érythro mycine sont des antibiotiques produits par Streptomyces.
La Lincomycine et la Clindamycine
h) Les Rifamycines
Les rifamycines, sont des antibiotiques produit par Streptomyces mediterranie ce groupe
comprend la rifamycine SV et la rifampicine
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Rifamycine SV, elle agit sur les cocci Gram positifs et Gram négatifs, les bacilles
Gram positifs, les mycobactéries. Son pouvoir bactéricide élevé sur les staphylocoques
la réserve pour les infections déterminées par cette espèce.
Rifampicine Douée d’une puissante activité antituberculeuse. Son pouvoir bactéricide
est rapide et total à des concentrations très faibles, 100 fois inférieure à celle obtenue
aux posologies usuelles.
i) La Vancomycine et la Teichoplanine
La vancomycine est un glycopeptide produit par Streptomyces orientalis. C’est un
antibiotique bactéricide pour Staphylococcus et quelques membres des genres Clostriduim,
Bacillus, Streptococcus et Enterococcus. Il est administré oralement comme en intraveineuse
et prend une importance particulière dans le traitement des infections staphylococciques et
entérococciques résistantes aux antibiotiques. Cependant, des souches d’Eterococcus
résistantes à la vancomycine se sont répandues et quelques cas de Staphylococcus aureus
résistant sont apparus. La teichoplanine est un antibiotique glycopeptidique produit par
Actinoplanes teichomyecticus, il est actif contre les streptocoques, les entérocoques les
staphylocoques, Listeria et beaucoup bactéries Gram positives pathogènes
j) Les Polypeptides
Polymyxines elles proviennent toutes de diverse souche de Bacillus polymyxa.
Bacitracines c’est une substance complexe de nature polypeptidique extraite d’une
souche de Bacillus Licheniformis.
Thyrothricine c’est un antibiotique de nature polypeptidique qui a été isolé à partir
d’une souche de Bacillus brevis.
k) Les Sulfamides
Ils forment un très large groupe de substance dérivées du sulfamide initial ou sulfanylamide,
se sont des agents bactériostatiques agissent sur les germes sur les germes à Gram positif
(streptocoques pneumocoques) et à Gram négatif (méningocoques, gonocoques, Escherichia
coli) en voie de multiplication, par inhibition compétitive. Aujourd’hui, ils sont souvent
combinés aux diaminopyridines, autres molécules bactériostatiques, afin d’augmenter leur
activité et réduire le risque d’émergence de souches résistantes. Il est à noter que l’association
sulfamide-diaminopyridine est bactéricide.
l) Les antibiotiques « isolés »
Fucidanine actif sur les bactéries Gram positives, il est considéré comme un agent
antistaphylococcique puissant.
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70
Novobiocine très active sur les staphylocoques, les Neisseria, les Haemophilus et
certaines entérobactéries.
Vacomycine a une activité limitée aux bactéries Gram positives.
Fosfomycine
Nitro-imidazoles
m) Les agents des infections urinaires
Isoniazide
Ethambutol
Ethionamide et protionamide
n) Les antibiotiques et conservateurs alimentaires
Nisine, Subtiline, Pimaricine, Tylosine
8 Champignon
8.1 Introduction
La mycologie est l’étude des mycètes ou champignons. On distingue trois groupes majeurs de
champignons. Les moisissures (champignons filamenteux), les levures (unicellulaires) et les
champignons macroscopiques. Il y a 1.5 millions d’espèces de mycètes.
Les champignons, dont font partie les moisissures, sont des organismes Eucaryotes aérobies.
Ni plantes ni animaux, ils constituent un règne à part (Eumycota) dans le monde vivant.
Dépourvus de chlorophylle, ils ne peuvent pas, comme les plantes, synthétiser leur matière
organique à partir du CO2 atmosphérique. Ils doivent donc puiser dans le milieu ambiant
l’eau et les substances organiques et minérales nécessaires à leurs propres synthèses ; ils sont
hétérotrophes. Pour cela ils dégradent la matière organique complexe grâce à l’excrétion
d’enzymes et d’acides puis ils en absorbent les composants digérés, tout ceci s’effectuant à
travers la paroi perméable de leur appareil végétatif. Ils peuvent être saprophytes s’ils se
développent sur de la matière organique inerte (c’est le cas des moisissures) ou parasites s’ils
se développent sur du vivant. Certains sont symbiotiques car ils vivent en association à
bénéfice réciproque avec d’autres organismes. L’exemple classique est celui des lichens qui
sont une association algues-champignons. L’appareil végétatif est constitué de filaments ou
hyphes qui s’accroissent par leur sommet et dont l’ensemble constitue un réseau appelé
mycélium. Les taches ou colonies que l’on voit à la surface des matériaux moisis sont
essentiellement constituées de mycélium. Chez les levures cet appareil végétatif est
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71
unicellulaire. Les mycètes sont des eucaryotes saprophytes. Ils se nourrissent de matières
organiques en décomposition qu'ils transforment en matière minérale, par absorption à travers
une membrane. Commensales dans leurs majorités, donc vivant en association symbiotique
avec d’autres organismes (mycorhize). Mais certains sont parasites et hautement pathogènes
pour l’homme, les animaux et les plantes (causant des pertes économiques considérables aux
agriculteurs).
8.2 Caractéristique des champignons
Organismes unicellulaires ou pluricellulaires dont les cellules possèdent un noyau
(eucaryote)
Se nourrissent par absorption et utilisent le carbone organique comme source de
carbone (ce sont des hétérotrophes)
Leur paroi cellulaire contient typiquement de la chitine et du glucan
Le type respiratoire est aérobie, à l’exception de ceux que l’on trouve dans le tube
digestif des mammifères. Les levures sont anaérobies facultatives.
Les mycètes sont mésophiles, Température optimale de croissance entre 25 et
35°C.Le maximum observé est de 62°C.
Ils tolèrent des milieux acides 5.5<PH<7.5 et ils sont moins exigeant en humidité par
rapport aux autres micro-organismes. L’homme également s’en sert pour la fabrication
de médicament (antibiotiques).
L’appareil végétatif des mycètes est appelé un thalle. Le thalle peut être constitué
d'une seule cellule (levures). La plupart des champignons ont des thalles
pluricellulaires constitués d'un mycélium et d'organes de fructification (les
moisissures).
La croissance est apicale, elle se fait au niveau de l’apex des hyphes. L’ensemble des
hyphes forment un mycélium. Les levures sont unicellulaires et se reproduisent par
bourgeonnement mais également par fission binaire ou scissiparité.
Leur cycle vital peut se faire par reproduction sexuée ou asexuée. Dans la
reproduction sexuée, les spores présentent des différences notables en termes de
forme, taille et autres caractéristiques, spécifiques de l’espèce.
8.3 Structure générale :
L’organisation cellulaire des champignons est appelée le thalle. Chez les champignons
microscopiques, le thalle peut être unicellulaire (levures) ou filamenteux (moisissures).
Certaines levures sont toutefois capables de former des structures filamenteuses
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72
(pseudomycélium) dans certaines conditions. Les levures ont une taille généralement
comprise entre 10 et 50 μ m. Leur forme peut être sphérique, ovoïde, allongée, cylindrique...
Leur thalle est dit lévuriforme. La membrane plasmique, riche en ergostérol, est protégée par
une paroi rigide et épaisse, constituée principalement de polyosides (dont la chitine, polymère
de N-acétyl glucosamine). Le cytoplasme, de pH égal à 5, contient de nombreuses enzymes,
des réserves (glycogène) et des organites : réticulum endoplasmique (ER), appareil de Golgi
(G) mitochondries (M), vacuoles (Va) et ribosomes. Le noyau (N) contient 17 chromosomes
chez Saccharomyces cerevisiae.
8.4 Les moisissures pluricellulaires :
Les filaments, plus ou moins ramifiés, sont appelés hyphes. L’ensemble des hyphes
constituent le mycélium. Chez les Phycomycètes, les cellules ne sont pas séparées par des
cloisons transversales : le thalle est dit coenocytique (ou « siphonné »). Chez les
Septomycètes, le thalle est cloisonné (ou « septé »). Dans ce cas, des perforations
assurent la communication entre les cellules.
Figure 34 : différents aspects de filament
8.5 Taxinomie des mycètes (Classification des champignons) :
Les levures et les moisissures appartiennent au règne des Mycètes (Fungi). La classification
est basée sur le cloisonnement des hyphes et des caractères morphologiques observés lors de
la reproduction sexuée (tableau ci-dessous).
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73
Classe Cloisonnement Reproduction
sexuée
Particularités / Exemple
Myxomycètes Non Oui Moisissures visqueuses plasmodiales
Zygomycètes Non Oui
(oospores)
Plamopara viticola (mildiou de la
vigne)
Oomycètes Non Oui
(zygospores)
Mucorales : Mucor, Rhizopus, Absidia
Ascomycètes Oui Oui
(ascopsores)
Saccharomyces, Neurospora,
Aspergillus fumigatus, A. nidulans
Basidiomycètes
Oui Oui
(basidiospores)
Nombreux champignons
macroscopiques : Agaricus bisporus,
Corinus…..
Deutéromycètes
(fungi imperfecti)
Oui Absente
(ou inconnue)
Condida, Cryptoccoccus,
Rhodothorula, penicillium, Aspergillus
flavus, A. niger
8.6 Mode de reproduction :
La reproduction Sexuée est appelée téléomorphe ainsi la reproduction asexuée est appelée
anamorphe. Lorsque plusieurs aspects coexistent pour la même forme asexuée, on parle de
synanamorphe. Lorsque plusieurs aspects coexistent sous la forme sexuée, on parle de
syntéléomorphe et lorsque l’espèce fongique existe dans la même culture sous forme sexuée
et asexuée, on parle d’holomorphe.
8.6.1 Multiplication végétative :
C’est un mode de reproduction asexué : elle est assurée par la production de spores qui se
différencient à partir de cellules végétatives. Chez les levures, le bourgeonnement (figure 35)
est le mode de division le plus fréquent. Après la mitose, la cellule fille (plus petite que la
cellule mère), se détache. La localisation du bourgeonnement varie selon les espèces (polaire,
latéral...). Chez certaines levures (Schizosaccharomyces), une cellule parentale se divise en
deux cellules filles par constriction centrale et formation d’une nouvelle paroi (scission,figure
36a). Chez de nombreuses moisissures, la fragmentation des hyphes peut donner naissance à
de nouveaux individus. La colonisation des milieux par les champignons est assurée par la
production de spores de dissémination : • blastospores, produites par bourgeonnement de
cellules mères végétatives d’un pseudomycélium (figure 36d) ; • chlamydospores, structures
de résistance possédant une paroi épaisse (figure 36c) ; • sporangiospores, formées chez les
Mucorales (Mucor, Absidia, Rhizopus) à l’intérieur d’une cellule végétative différenciée, le
sporange, et libérées par éclatement de ce « sac » lorsqu’il est mature (figure 36e) ; •
conidiospores (ou conidies), produites à l’extrémité d’un conidiophore par des organes de
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fructification : stérigmates chez Aspergillus, phialides chez Penicillium (figure 36f). Chez
Fusarium, les spores sont pluricellulaires (macroconidies : figure 36g).
Figure 35 : reproduction par bourgeonnement chez les levures.
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75
Figure 36 : reproduction asexuée et types de spores chez les Mycètes
8.6.2 Reproduction sexuée
La reproduction sexuée implique la fusion de deux cellules haploïdes à rôle de gamètes, et
entraîne la formation d’un zygote diploïde. Certaines espèces sont autofertilisantes et
produisent des gamètes sexuellement compatibles sur le même mycélium. Chez d’autres
espèces, un croisement entre individus différents (notés « + » et « – ») est nécessaire. Chez les
Mycètes, il y a souvent un décalage entre la fusion des cytoplasmes (plasmogamie) et la
fusion des noyaux (caryogamie). Il existe donc un stade dicaryote, dans lequel les cellules
contiennent deux noyaux haploïdes séparés, provenant de chacun des deux parents (figure
37).
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Figure 37 : alternance de stade haploïde et diploïde chez les mycètes.
Chez les Mucorales (Zygomycètes) Les hyphes des Zygomycètes sont coenocytiques et
contiennent de nombreux noyaux haploïdes. La reproduction sexuée apparaît généralement si
les conditions environnementales deviennent défavorables : elle intervient alors entre deux
souches de types sexués compatibles + et –. Des hyphes forment des projections appelés
progamétanges, sous l’influence d’hormones produites par chacun des deux partenaires. Les
progamétanges murissent en gamétanges qui fusionnent pour former un zygote dur à paroi
épaisse appelé zygospore. Après une période de dormance plus ou moins longue, lorsque les
conditions de croissance deviennent favorables, la zygospore subit la méiose au moment de la
germination (figure 38).
Figure 38 : cycle de reproduction sexuée
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77
8.6.3 La reproduction chez les levures :
La levure possède deux modes de reproduction, asexuée et sexuée. Les cellules diploïdes
bourgeonnent et donnent des individus identiques. Si le milieu devient pauvre en azote et en
carbone, un diploïde (a/ α), subie une méiose et donne un asque qui va libérer des spores (a) et
des spores (α) (haploïdes). Ces spores peuvent se reproduire par bourgeonnement
individuellement et dès que les conditions redeviennent favorables, une cellule (a) peut
fusionner avec une cellule (α) et reformer une cellule diploïde.
Figure39 : Cycle vital d’une levure (Saccharomyces cerevisiae).
9 Notion de virologie
9.1 Introduction
Les maladies virales, telles la variole et la rage, sont connues depuis la plus haute antiquité. A
la fin du XVIIIième siècle Edward Jenner développe l'inoculation de variole bovine qui
permet d’offrir une bonne protection contre la variole. La première expérience indiquant
l'implication d'un agent ultrafiltrable, plus petit que les bactéries dans certaines maladies
infectieuses, fut la transmission de la mosaïque du tabac par Dmitrii Ivanovski à partir de
filtrats de plantes en 1892. Mais ce n'est que 6 ans plus tard que Martinus Beijerinck
comprendra les conséquences de cette observation en la répétant. Il parlera de « contagium
vivum fluidum ». Rapidement à la fin du XIXe et au début du XXe siècle de nombreux virus
seront découverts chez les animaux et les humains. On découvre aussi que certains virus
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peuvent infecter les bactéries. Ces derniers seront appelés « bactériophages » par Félix
d’Hérelle. On visualisera pour la première fois des virus par microscope électronique en 1939
et après 1948 les techniques de cultures cellulaires permettront l'isolement et la caractérisation
de nouveaux virus. En 1953 Lwoff a donné la définition de particule virale ou virion qui est
maintenant universellement adoptée, elle sépare le monde des virus de celui des bactéries.
Le virion ne possède qu’un seul type d’acide nucléique : soit l’ARN, soit l’ADN.
Le virion se reproduit à partir de son seul acide nucléique.
Le virion est incapable de croitre ou de se diviser.
Le virion n’a aucune information génétique concernant les enzymes du métabolisme
intermédiaire producteur d’énergie.
La multiplication des virions implique l’utilisation des structures de la cellule hôte, et
spécialement des ribosomes. Le virion manifeste donc un parasitisme absolu.
L’année 1979 verra la certification mondiale de l’éradication de la variole par l’OMS. C’est
le premier grand triomphe de la médecine et plus particulièrement de la vaccination. Lorsque
le SIDA est décrit en 1980 il ne faudra que trois ans pour découvrir son virus causal, le VIH.
Les techniques continuent à évoluer, l’avancée la plus récente étant la mise au point de la
réaction de la polymérase en chaîne (PCR) par Kary Mullis en 1985 et de nouveaux virus
continuent à être découverts chaque année.
9.2 Définition
Ce sont des microorganismes ont une structure composée de deux ou trois éléments. Ils ne
sont pas considérés comme des organismes vivants. A l’extérieur de l’hôte, c’est une structure
acellulaire, incapable d’effectuer le moindre métabolisme et incapable de se reproduire de
façon autonome, nécessitant une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier,
d’où l’appellation de parasite cellulaire obligatoire.
Les virus une fois à l’intérieur de l’hôte, deviennent très actifs et ils prolifèrent comme les
bactéries, les mycètes et les protozoaires. Donc, on considère qu’ils sont vivants.
Les virus ne possèdent qu’un seul type d’acides nucléiques (ADN ou ARN), renfermé dans
une coque protéique. Dans la cellule hôte, ils détournent le métabolisme énergétique à leur
profit pour synthétiser de nouveaux virions.
9.3 Structure
Le virion est la particule virale complète sur le plan structural. Elle possède une capside qui
entoure un matériel génétique. Parfois cette capside est elle-même entourée d’une enveloppe.
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79
L’ensemble capside plus acide nucléique forme la nucléocapside. La taille : les virus sont le
plus souvent de petite taille entre 10 et 400nm.
La capside est composée de sous unités protéiques appelées capsomères. C’est la plus petite
unité structurale observable au microscope électronique. Selon l’assemblage des capsomères
on définit les différentes formes de capsides, caractéristiques du type de virus.
9.3.1 Les virus polyédriques ou à symétrie cubique
La capside se présente sous la forme d’un icosaèdre, composé de 20 faces triangulaires et 12
sommets. Les capsomères forment un triangle équilatéral. Cette structure est observée chez la
majorité des virus animaux, végétaux et bactériophages (exemple virus Hépatite A).
9.3.2 Les virus hélicoïdaux
Ce sont des virus sous la forme d’un filament creux ou d’un cylindre. Les capsomères
s’enroulent en spirale autour de l’acide nucléique. Le virus de la mosaïque du tabac(VMT), de
la rage et Ebola ont ce type de symétrie.
9.4 Classification
Une classification a été proposée par le comité provisoire de nomenclature des virus L.H.T
(Lwoff, Horne, Tournier) Les virus sont classés selon trois critères essentiels :
Le type d’acide nucléique, ribo (R) ou désoxyribonucléique (D).
Selon ce type de symétrie, cubique (C) ou hélicoïdale (H).
Selon ce type de symétrie, le nombre de capsomères dans le premier cas, le diamètre
de l’hélice dans le second.
La présence d’une enveloppe (E) ou l’absence (N=nu).
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Figure 40 : structure et différents forme de virus
9.5 Cycle de multiplication
Les virus ne peuvent se multiplier qu’au sein des cellules vivantes, par réplication de leur
acide nucléique. C’est l’interaction du génome viral et de la cellule hôte qui aboutit à la
production de nouvelles particules virales, leur cycle de multiplication dans la cellule
permissive comprend plusieurs étapes communes :
9.5.1 Attachement
C’est l’attachement de la surface virale sur la surface cellulaire. Il se fait par des protéines de
la capside pour les virus nus, par des glycoprotéines de l’enveloppe pour les virus enveloppés
sur des récepteurs spécifiques situés sur la membrane cytoplasmique de la cellule hôte.
9.5.2 Pénétration
Le virus pénètre à l’intérieur de la cellule, le plus souvent par endocytose (pinocytose) pour
les virus nus et, pour les virus enveloppés, par fusion de l’enveloppe virale et de la membrane
cytoplasmique en une membrane unique, fusion suivie de lyse, par formation d’un port (trou)
qui s’élargit et laisse passer la capside dans le cytoplasme. Cette fusion-lyse résulte de
l’action d’une glycoprotéine de l’enveloppe virale.
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9.5.3 Décapsidation
Les structures virales sont ensuite dégradées, à l’exception du génome qui, débarrasse de la
capside, se trouve libéré. Il est nécessaire que la capside soit détruite pour que le génome,
décortiqué, puisse fonctionner, livrer son information génétique à la machinerie cellulaire.
9.5.4 Réplication ou multiplication virale
Le génome viral libéré prend la direction des synthèses, dans la cellule. Il se substitue en
totalité au génome cellulaire qui jusqu’alors organisait les synthèses cellulaires. Plus
précisément, elle va faire des copies, (répliques) du génome viral, des répliques de protéines
virales, protéines de capside et glycoprotéines de péplos (de l’enveloppe) pour les virus à
péplos.
Le mécanisme de cette réplication virale varie selon que le virus soit à ADN ou à ARN, mais
dans tous les cas, c’est par les ARN messagers viraux que les génomes viraux transmettent
leur information, donnent leurs ordres à la machinerie cellulaire : transcription et synthèse
de protéines.
9.5.5 Assemblage (phase de maturation)
Il y a assemblage et maturation des virus dans les cellules infectées. Les nouveaux génomes
fabriqués par la cellule s’entourent de nouvelles protéines virales fabriquées par la cellule. Cet
emballage est l’encapsidation (l’inverse de la décapsidation) des génomes qui aboutit à la
formation de nouveaux virus.
9.5.6 Libération
Ces nouveaux virus sont secrétés hors de la cellule par éclatement pour les virus nus, par
bourgeonnement pour les virus à péplos. C’est lors du bourgeonnement que les virus à
enveloppe reçoivent leur enveloppe qui est une bicouche lipidique cellulaire hérissée de
spicules glycoprotéiques. Une cellule produit de l’ordre de 100 à 1000 virus.
La multiplication d’un virus est très différente de la multiplication d’une bactérie. Une
bactérie est une cellule, particulière, mais c’est une cellule, alors qu’un virus n’est pas
une cellule.
Ainsi, un virus ne croît pas, ne se divise pas, sort complet, terminé de la cellule, et ne se
modifie plus.
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Figure 41 : Cycle de réplication d’un virus
9.6 Cycle lytique et lysogénie
Quand la pénétration de virus dans la cellule hôte donne la production de plusieurs virus on
parle de cycle lytique, alors s’il y a une association de l’ADN viral avec ADN bactérien, par
conséquence y aura le changement de comportement de la cellule, exemple acquisition de
nouvel effet pathologique, ici on parle de cycle lysogénie. La figure suivante montre les deux
cycles.
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Figure 42 : schéma de cycle lysogénie et cycle lytique
9.7 Virus des bactéries : les bactériophages
Leur existence a été révélée en 1915 par Twort puis c’est Herelle qui en 1917 a découvert
dans les selles des particules virales capable de détruite les Shigelles et qui les a appelés
bactériophages : virus attaquant les bactéries.
Multiplication du bactériophage : la multiplication du bactériophage est particulière, et
comporte plusieurs étapes :
- Dislocation de la paroi bactérienne par les enzymes de la queue du bactériophage, qui
hydrolysent les liaisons glycosidiques des macromolécules constitutives de cette paroi.
- Contraction de la queue (par transconformation des protéines), permettant à l’axe tubulaire
de traverser la paroi et la membrane plasmique de la bactérie.
- L’ADN linéaire de la tête du bactériophage est alors directement injecté dans la bactérie à
travers la queue.
- A l’intérieur de la bactérie, l’ADNviral bloque la biosynthèse des protéines bactériennes en
inhibant l’initiation de la traduction des ARNm bactériens, seuls les ARNm viraux sont
traduits.
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