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4MORPHOLOGIE ET ULTRA STRUCTURE DES BACTERIES I- MORPHOLOGIE DES BACTERIES (Doc

4MORPHOLOGIE ET ULTRA STRUCTURE DES BACTERIES I- MORPHOLOGIE DES BACTERIES (Document 1) Document 1 : FORMES ET REGROUPEMENTS DES BACTÉRIES Cours de Microbiologie générale page 1 I-1- La forme Les bactéries sont des organismes unicellulaires de formes variées. On distingue : - Des bactéries de forme arrondies ou cocci, isolées, en chaînette, en amas (nombre variable de cellules) : Staphylocoques, Streptocoques … - Des bactéries de forme allongée ou bacilles isolés, en chaînette ou amas, de longueur et diamètre variables : E.coli, Salmonella, Bacillus etc… - Des bactéries de forme spiralée, spirilles, spirochètes comme Treponema - Un groupe particulier de bactéries de forme filamenteuse se rapprochant des moisissures : les Actinomycètes. Cours de Microbiologie générale page 2 I-2- La 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. I-3- Les associations 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) etc. Cependant il faut savoir que les groupements ne sont caractéristiques qu’au sortir de l’habitat naturel de la bactérie; exemples : - Les Staphylocoques isolés d’un pus présentent des groupements caractéristiques en « grappe de raisin » ; - Les Streptocoques isolés d’un lait forment des chaînettes. Ensuite lorsque ces bactéries sont cultivées sur milieux synthétiques les groupements caractéristiques sont généralement perdus. Dans la nature certaines bactéries vivent en groupes de cellules peu différenciées : Cyanobactéries qui forment des trichomes. II- LES CONSTITUANTS DE LA CELLULE BACTERIENNE (Document 2) II-1- Les éléments constants de la cellule bactérienne II-1-1- La paroi bactérienne a) Méthodes d’étude - Expériences de plasmolyse (cellule plongée dans un milieu hypertonique, la paroi se « décolle ») ; - Broyage des bactéries et lyse par ultrasons, congélation et décongélation successives, action enzymatique ; - On sépare ensuite les différents constituants par centrifugation différentielle, lavages. - On passe ensuite à l’étude en microscopie électronique ou à l’étude chimique. Cours de Microbiologie générale page 3 Document 2 : LA CELLULE BACTERIENNE b) Aspect en microscopie électronique La paroi est l'enveloppe caractéristique de la cellule procaryote. Elle est un véritable exosquelette qui lui confère sa forme et lui permet de résister à la forte pression osmotique interne comprise entre 5 et 20 atmosphères. La paroi est notamment formée d'un polymère : le peptidoglycane, encore appelé mucopeptide, muréine ou encore muco complexe. Certaines couches de la paroi sont le site de nombreux déterminants antigéniques majeurs. Le lipopolysaccharide, par exemple, propre aux bactéries Gram négatif n'est autre que l'endotoxine douée de propriétés pharmacologiques puissantes. On distingue 2 types de parois au microscope électronique : les Gram (+) et les Gram (-). c) Structure chimique de la paroi L’élément structural de base de la paroi est le peptidoglycane (=muréine=mucocomplexe=mucopeptide). C’est un polymère composé de :  Une partie glucidique (N-acétyl glucosamine (NAG) et Acide N-acétyl muramique (ANAM) liés par liaison β 1-4) ;  Un tétrapeptide (lié à l’acide muramique par la fonction COOH (varie selon l’espèce)) ;  Des ponts interpeptidiques (varient selon l’espèce). Les Principaux constituants chimiques présents dans la paroi des bactéries Gram positif et Gram négatif sont : Paroi des bactéries Gram (+) Paroi des bactéries Gram (-) Osamines : N-acétyl glucosamine (NAG) et Acide N-acétyl muramique (ANAM) Acides teïchoiques et lipoteïchoiques (polymères de polyribitol phosphate ou polyglycérol phosphate) Pas d’acides teïchoiques ni lipoteïchoiques Acides aminés dont 4 majeurs : Ala (D et L) D-Glu, L-Lys, acide diaminopimélique (DAP) Mêmes acides aminés (moins de L-Lys et de DAP) Peu de lipides (1 à 2 %) Lipides en grande quantité (10 à 20 % dans la membrane externe) La membrane externe de la paroi des bactéries Gram (-) est liée à la couche de peptidoglycane par la lipoprotéine de Braun. Elle est formée d’une bicouche dont seule la partie inférieure est phospholipidique. La partie supérieure est constituée de LPS (lipopolysaccharide). Le LPS peut être extrait de la paroi des bactéries à Gram négatif en faisant agir un mélange phénol/eau. Il comprend : - une partie lipidique (lipide A) qui comporte une activité toxique ; - liée à un polysaccharide central (le « core ») ; - qui porte des chaînes de 3 à 6 sucres tournées vers l’extérieur (appelées « l’antigène O » car très antigénique). Cours de Microbiologie générale page 4 Espace périplasmique Membrane plasmique 7.5 nm Peptidoglycane De 20 à 80 nm (80 à 90% de la paroi) Gram + Espace périplasmique Espace périplasmique Membrane externe 7 à 8 nm Membrane plasmique 7.5 nm Peptidoglycane De 2 nm (10 % de la paroi) Gram – A cause du pouvoir toxique du lipide A, le LPS est appelé une « endotoxine ». La distinction entre bactéries Gram positif et bactéries Gram négatif repose sur une différence de composition pariétale. La paroi des bactéries Gram positif est riche en acide teichoïque, absent chez les bactéries Gram négatif et en acide diaminopimélique, moins abondant chez les Gram négatif lesquelles ont une paroi plus riche en lipides. La paroi représente 20% du poids sec des bactéries. Les différences de constitution et de structure chimique des parois Gram (+) et Gram (-) permettent d’établir le principe de la coloration élaborée par Christian GRAM (1884) : Cours de Microbiologie générale page 5 Document 3 : PAROI DES BACTERIES GRAM + Document 4 : PAROI DES BACTERIES GRAM ̶ Document 5 : ETAPES DE LA COLORATION DE GRAM Bactérie Gram Positif Etapes Bactérie Gram Négatif 1- coloration par le violet de gentiane du cytoplasme des cellules 2- fixation du violet par le lugol (réactif iodo-ioduré) = formation de complexes violet-lugol 3- Décoloration par l’alcool (solubilise les lipides de la membrane externe des gram (-) et décolore le complexe violet-lugol ; pas d’effet sur les gram (+) car ne pénètre pas dans leur cytoplasme) 4- Coloration par la fuschine (ou safranine) qui recolore le cytoplasme des gram (-) en rose L’espace périplasmique contient des enzymes qui participent à la nutrition (hydrolases) et des protéines qui sont impliquées dans le transport de molécules à l’intérieur de la cellule. Les Gram (+) excrètent plutôt les enzymes hors de la cellule. Ce sont alors des « exo enzymes ». d) Rôles de la paroi Afin d’étudier les rôles de la paroi, on utilise un enzyme lytique, le lysozyme. Le lysozyme clive les liaisons β 1-4 glycosidiques entre le NAG et l’ANAM. Il en résulte une destruction totale du peptidoglycane chez les bactéries Gram(+), et une fragmentation de celui-ci chez les Gram(-) car le peptidoglycane est moins accessible à cause de la membrane externe. Expérience : 1- On place une souche de Bacillus subtilis (bacille Gram+) en milieu hypotonique : la bactérie se comporte normalement. 2- Si on ajoute du lysozyme à cette suspension, les bactéries gonflent et éclatent. 3- On fait la même expérience en milieu isotonique, les bactéries n’éclatent pas en présence de lysozyme, mais elles prennent une forme sphérique appelée : protoplaste. Les protoplastes ne possèdent plus les propriétés antigéniques de la bactérie, ne se divisent plus, ne fixent plus les bactériophages et sont incapables de mobilité. 4- On fait la même expérience avec Escherichia coli (bacille Gram-) : en milieu isotonique + lysozyme, les bactéries prennent une forme sphérique appelée : sphéroplaste. Les sphéroplastes conservent toutes les propriétés initiales de la bactérie. Cours de Microbiologie générale page 6 Conclusions : Rôle 1 de la paroi : elle assure le maintien de la forme de la bactérie. Rôle 2 de la paroi : elle assure une protection contre la pression osmotique intracellulaire (car il y a une forte concentration en métabolites à l’intérieur de la cellule : l’eau rentre). Un protoplaste ne possède plus les propriétés antigéniques de la bactérie d’origine. En effet, on trouve comme antigènes pariétaux (= de la paroi) : - chez les Gram(+) : peptidoglycane + acides teïchoiques et lipoteïchoiques + polyoside C chez les streptocoques (voir TP sur le sérogroupage des streptocoques) ; - chez les Gram(-) : les antigènes O du LPS (voir TP sur le sérotypage des salmonelles). Rôle 3 de la paroi : elle possède des propriétés antigéniques. L’étude des protoplastes met également en évidence d’autres rôles : Rôle 4 de la paroi : elle permet la fixation des bactériophages. Ils reconnaissent des récepteurs localisés sur le peptidoglycane des Gram(+) ou la membrane externe des Gram(-). Cette propriété est utilisée pour l’identification de certaines bactéries : c’est la lysotypie. Rôle 5 de la paroi : elle participe à la mobilité. En effet, les flagelles sont implantés dans la membrane cytoplasmique mais ne peuvent pas fonctionner en absence de peptidoglycane (d’où l’immobilité des protoplastes). Rôle 6 de la paroi : toxicité. Chez les Gram(-), le LPS est une endotoxine (effet toxique porté par le lipide A) qui peut donner fièvres et lésions. Rôle 7 de la paroi : perméabilité. La paroi laisse passer de petites molécules comme l’eau, les sels minéraux uploads/s3/ cours-de-microbiologie-3-bt-ab.pdf