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Bactériologie

Table des matières

1 - Anatomie fonctionnelle des bactéries

2 - Génétique bactérienne

3 - Staphylocoques

4 - Les streptocoques, entérocoques et pneumocoques

5 - Les neisseria

6 - Les bacilles à gram positif non sporules

7 - Entérobactéries et autres bacilles à gram négatif non exigeants

8 - Les bacilles a gram positif sporules

9 - Les bacilles à gram négatif hémophiles ou exigeants

10 - La flore microbienne normale de l’organisme

11 - Les spirochetes

12 - Mycobactéries

13 - Les rickettsia et bactéries voisines

14 - Les chlamydia


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traduction HTML V2.8
V. Morice


Chapitre 1 - Anatomie fonctionnelle des bactéries

 

1.2 - L'anatomie des bactéries

 

Les bactéries sont des êtres unicellulaires qui possèdent les éléments essentiels à la vie cellulaire. Leur taille varie de 1 à 10 microns (μm). Elles ne sont donc visibles qu'au microscope optique (×103) ou au microscope électronique (×106). Elles peuvent être désintégrées par divers procédés physiques et chimiques, ce qui permet d'étudier les constituants bactériens ainsi libérés.

Quelques chiffres concernant une bactérie-type, Escherichia coli :

Poids d'une cellule : 10-12g

Eau : 70 %

Poids sec d'une cellule : 3 × 10-13g

Proportion du poids sec : protéines 55 %, lipides 10 %, lipopolysaccharides (LPS) 3 %, peptidoglycane 3 %, ribosomes 40 %, ARN 20 %, ADN 3 %.

1.2.1 L'appareil nucléaire des bactéries

Comme tous les protistes procaryotes, les bactéries possèdent un appareil nucléaire constitué d'acide desoxyribonucléique (ADN) qui est le support de l'information génétique.

L'ADN chromosomique est constitué d'une double hélice d'ADN circulaire. Cette double hélice est pelotonnée, surenroulée dans le cytoplasme grâce à l'action des topoisomérases (au nombre de 4 chez les bactéries). Déplié, le chromosome bactérien a près de 1 mm de long (1000 fois la longueur de la bactérie) et 3 à 5 nanomètres de large.

Les deux chaînes de nucléotides se répliquent selon le schéma de Watson et Crick, chaque chaîne assurant la réplication de la chaîne complémentaire selon un mode semi-conservatif.

L'analyse chimique de l'appareil nucléaire indique qu'il est composé à 80 % d'ADN (le chromosome), à 10 % d'acide ribonucléique ou ARN (rôle de structuration) et à 10 % de protéines. Ces dernières sont représentées en particulier par les ADN polymérases qui copient les doubles brins d'ADN, les topoisomérases, surtout les ADN gyrases, qui les déroulent pour permettre l'action des polymérases, et des ARN polymérases qui assurent la synthèse des divers ARN.

Les constituants de l'appareil nucléaire sont la cible d'action de plusieurs antibiotiques : les quinolones inhibent les topoisomérases et les rifamycines inhibent les ARN polymérases, tandis que les nitromidazolés entraînent la fragmentation de l'ADN chez les anaérobies stricts.

Tableau 1 Cible d’action des principaux antibiotiques
Antibiotiques à activité principalement bactéricide Antibiotiques à activité principalement bactériostatique
Classe Cible bactérienne d’action Classe Cible bactérienne d’action
  1. Betalactamines
    Ex. : pénicillines
    céphalosporines
  2. Aminosides
    Ex. : streptomycine
    gentamicine
  3. Polymyxines
    Ex. : colimycine
  4. Rifamycines
    Ex. : rifampicine
  5. Quinolones
    Ex. : A.nalidixique
    ciprofloxacine
paroi
(peptidiglycane)

ribosome


membrane
cytoplasmique
ARN polymérase

ADN gyrase
  1. Phénicols
    Ex. : chloramphénicol
    thiophénicol
  2. Cyclines
    Ex. : tétracycline
    doxycycline
  3. Macrolides
    et apparentés
    Ex. : érythromycine
    pristinamycine
  4. Sulfamides
    et apparentés
    Ex. : cotrimoxazole
  5. Nitroimidazolés
    Ex. métronidazole
ribosome


ribosome


ribosome



synthèse des acides nucléiques

Acides nucléiques

1.2.2 L'ADN extra-chromosomique

A côté du chromosome, support de l'hérédité, la bactérie peut contenir des éléments génétiques (ADN) de petite taille (0,5 à 5 % du chromosome bactérien), extra-chromosomiques. Ces éléments, appelés plasmides, ne sont pas indispensables à la vie de la bactérie dans les conditions habituelles de croissance. Ils se répliquent indépendamment et en général plus rapidement que le chromosome bactérien. On les détecte lorsque les gènes qu'ils transportent confèrent à la bactérie de nouvelles propriétés (cf. chapitre « Génétique bactérienne »). Les plus connus de ces plasmides sont les suivants :

1.2.2.1 Le facteur sexuel ou facteur F

Le facteur sexuel ou facteur F assure le transfert de fragments de chromosome bactérien par conjugaison (appariement de deux bactéries).

1.2.2.2 Les plasmides de résistance aux antibiotiques (ou facteurs R)

Ils portent des gènes qui confèrent aux bactéries la résistance à divers antibiotiques. Au contraire de la résistance conférée par une mutation chromosomique, la résistance conférée par un plasmide peut concerner des antibiotiques appartenant à plusieurs familles si le plasmide porte plusieurs gènes de résistance. La résistance codée par les gènes plasmidiques est souvent liée à la production d'enzymes qui inactivent les antibiotiques. Par exemple des plasmides de résistance très fréquents chez les staphylocoques portent un gène qui code pour la production d'une pénicillinase qui inactive la pénicilline G et les pénicillines du groupe A (ampicilline) ce qui rend la bactérie résistante à ces pénicillines (idem chez E.coli, gonocoque,...). Les gènes peuvent être organisés dans le plasmide au sein de transposons (cf. chapitre « Génétique bactérienne »).

1.2.2.3 Les autres plasmides

Certains plasmides sont responsables de la virulence (ex. : production de toxines), de la résistance aux antiseptiques, du métabolisme de certains composés (lactose, lysine, etc...), et de la dégradation de substances, par exemple le toluène, l'octane et l'acide salicylique.

1.2.3 Le cytoplasme bactérien

La structure du cytoplasme bactérien est beaucoup plus simple que celle du cytoplasme des cellules eucaryotes. Le cytoplasme ne contient pas en effet de mitochondries : les enzymes transporteurs d'électrons sont localisés dans la membrane cytoplasmique. En revanche, il est particulièrement riche en ARN solubles (ARN messager et ARN de transfert) et surtout en ARN particulaire ou ribosomal. Les ribosomes, au nombre de 15000 environ par bactérie, représentent 40 % du poids sec de la bactérie et 90 % de l'ensemble de l'ARN. Les ribosomes sont la cible d'action de nombreux antibiotiques, aminosides, phénicols, cyclines, macrolides (voir tableau 1). Ils sont constitués de protéines ribosomales et d'ARN (ARNr16S, ARNr23S et ARNr5S). Ils sont classiquement divisés en 2 sous-unités : la sous-unité 30S contient de l'ARNr16S et est la cible des aminosides et des cyclines ; la sous-unité 50S est constituée d'ARNr23S et est la cible des macrolides et apparentés.

L'ensemble des constituants cytoplasmiques sont placés dans un gel colloïdal, qui contient 80 % d'eau et des substances organiques et minérales, à une pression interne considérable (5 à 20 atmosphères).

1.2.4 La membrane cytoplasmique

1.2.4.1 La membrane cytoplasmique, ou membrane interne

Cette membrane est la limitante externe du cytoplasme. Elle est constituée d’une double couche d’unités de phospholipides (35 %) et de protéines qui lui sont associées (65 %). Certaines de ces protéines jouent un rôle dans la synthèse du peptidoglycane et sont appelées protéines de liaison aux pénicillines (PLP) ou penicillin-binding-proteins (PBP) car elles sont également la cible d'action des bêta-lactamines, famille d'antibiotiques à laquelle appartient la pénicilline.

La membrane cytoplasmique des bactéries se distingue de celle des cellules eucaryotes par l'absence de stérols. Elle est caractérisée par son l'extrême fluidité qui est liée au déplacement et à la rotation des groupements lipidiques.

1.2.4.2 Fonctions principales de la membrane cytoplasmique

Les fonctions principales de la membrane cytoplasmique sont les suivantes :

  • perméabilité sélective et transport des substances solubles à l'intérieur de la bactérie : la membrane est à la fois une barrière osmotique et un lieu de transport actif grâce à des perméases ;
  • fonction respiratoire par transport d'électrons et phosphorylation oxydative dans les espèces bactériennes aérobies (rôle équivalent à celui des mitochondries des eucaryotes) ;
  • excrétion d'enzymes hydrolytiques, qui dégradent les polymères en sous-unités suffisamment petites pour pouvoir traverser la membrane cytoplasmique et être importés dans la bactérie ;
  • support d'enzymes et de transporteurs de molécules impliqués dans la biosynthèse de l'ADN, des polymères de la paroi et des lipides membranaires.

1.2.4.3 Certaines substances antibactériennes affectent la membrane cytoplasmique

Les détergents qui contiennent des groupements lipophiles et hydrophiles détruisent la membrane cytoplasmique et tuent les bactéries. Certains antibiotiques, comme les polymyxines, agissent sur la membrane cytoplasmique comme de véritables détergents (voir tableau 1).

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1.1 - La découverte du monde bactérien
1.2 - L'anatomie des bactéries
1.2.1 - L'appareil nucléaire des bactéries
1.2.2 - L'ADN extra-chromosomique
1.2.3 - Le cytoplasme bactérien
1.2.4 - La membrane cytoplasmique
1.2.5 - La paroi bactérienne
1.2.6 - Structures inconstantes
1.2.2.1 - Le facteur sexuel ou facteur F
1.2.2.2 - Les plasmides de résistance aux antibiotiques (ou facteurs R)
1.2.2.3 - Les autres plasmides
1.2.4.1 - La membrane cytoplasmique, ou membrane interne
1.2.4.2 - Fonctions principales de la membrane cytoplasmique
1.2.4.3 - Certaines substances antibactériennes affectent la membrane cytoplasmique