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Cours microbio - Chapitre 2 : Morphologie et ultra structure des bactéries Chap

Cours microbio - Chapitre 2 : Morphologie et ultra structure des bactéries Chapitre 2 : Morphologie et ultrastructure des bactéries I- Morphologie des bactéries I-1- La forme I-2- La taille I-3- Les associations II- Les constituants de la cellule bactérienne II-1- Schéma général simplifié d’une bactérie II-2- Eléments constants et inconstants de la structure bactérienne III- Les éléments constants de la cellule bactérienne III-1- La paroi bactérienne a) Méthodes d’étude b) Aspect en microscopie électronique c) Structure chimique de la paroi d) Les rôles de la paroi e) Quelques parois bactériennes particulières III-2- Le cytoplasme III-3- L’appareil nucléaire a) Techniques d’étude b) Structure du chromosome bactérien c) Rôles du chromosome bactérien III-4- La membrane cytoplasmique a) Techniques d’étude b) Structure et composition chimique c) Rôles de la membrane cytoplasmique IV- Les éléments facultatifs de la cellule bactérienne IV-1- La capsule a) Mise en évidence b) Morphologie et structure chimique c) Rôles et propriétés IV-2- Les flagelles a) Mise en évidence b) Morphologie et mode d’insertion c) Architecture moléculaire d) Synthèse du flagelle e) Fonctionnement du flagelle f) Rôle des flagelles IV-3- Les pili ou fimbriae IV-4- Les plasmides IV-5- Les spores a) Mise en évidence b) Morphologie et structure c) Composition chimique d) Le cycle sporal e) Les étapes de la sporulation f) Propriétés de la spore 1 Cours microbio - Chapitre 2 : Morphologie et ultra structure des bactéries Chapitre 2 : Morphologie et ultrastructure des bactéries I- Morphologie des bactéries  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 bacilles 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  Taille : les bactéries les plus petites ont une taille d’environ 0,2 µm (Chlamydia) et les plus longues certains Spirochètes peuvent atteindre 250µm de long. En moyenne la taille se situe entre 1 et 10 µm  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) 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 Les coques Forme Mode de groupement Schéma Exemples Forme sphérique De 0.5 à 2 µm Isolés mais le plus souvent Diplocoques en grain de café Genre Neisseria (N. meningitidis : méningite cérébrospinale) Chaînette Genre Streptococcus (S. pyogenes : lésions cutanées, otites, conjonctivites ; S. pneuminiae : pneumonies, otites, sinusites) Amas réguliers, grappe de raisin Genre Staphylococcus tétrades Genre Sarcina (flore intestinale), Genre Deinococcus (non pathogène) 2 Cours microbio - Chapitre 2 : Morphologie et ultra structure des bactéries Les bacilles Forme Mode de groupement Schéma Exemples Droits 0 à 6 µm de long 0.5 à 2 µm de large extrémités plates, arrondies ou carrées Isolés le plus souvent, en paires (diplobacilles), en chaînes Famille des entérobactéries (commensales intestins), Genre Bacillus (sol, eaux, plantes ; pathogènes = anthracis (charbon), cereus et subtilis (intox alim)) Incurvés Genre Vibrio (V. Cholerae : choléra) Coccobacilles Courts et larges, ressemblant à des coques Genre Acinetobacter (infections nosocomiales), Haemophilus influenza (infections respiratoires, méningite de l’enfant, grippe espagnole) Autres formes : Extrémités renflées Extrémités fuselées Extrémités en forme de crosse Palissades ou lettres Genre Corynebacterium (diphtheriae) Genre Fusobacterium(infections bronchopulmonaires) Genre Bifidobacterium (flore intestinale : probiotique = protège contre bact patho) Les bactéries spiralées Forme Mode de groupement Schéma Exemples Distinction sur le nombre et l’amplitude des spirales Taille 5 à 500 µm Isolés Les spirochètes : Treponema pallidum (syphilis) Autres formes de bactéries Forme Schéma Exemples Bactéries pédonculées Genre Caulobacter (non patho) Bactéries filamenteuses Genres Actinomyces (svt associé à des inflammations sans être patho) Genre Streptomyces (tellurique = sol) II- Les constituants de la cellule bactérienne II-1- Schéma général simplifié d’une bactérie (Document 2) II-2- Eléments constants et inconstants de la structure bactérienne Certaines structure 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 ». Construire avec eux et à partir du schéma précédent un tableau récapitulant les éléments constants et facultatifs : 3 Cours microbio - Chapitre 2 : Morphologie et ultra structure des bactéries Eléments CONSTANTS Eléments FACULTATIFS Paroi (Gram+ : PG ; Gram- : mbr ext + PG) Capsule Membrane plasmique Mésosome (rôle incertain) cytoplasme Plasmide Périplasme (espace périplasmique) Vacuole à gaz (bactéries aquatiques) Ribosomes Inclusions de réserves Polysomes Pili = fimbriae Appareil nucléaire : chromosome unique Flagelles Chromatophore (bactéries photosynthétiques) Endospore (bactéries sporulant) III- Les éléments constants de la cellule bactérienne III-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 / décongélation On sépare ensuite les différents constituants par centrifugation, lavages. On passe ensuite à l’étude en microscopie électronique ou à l’étude chimique. b) Aspect en microscopie électronique On distingue 2 types de parois au microscope électronique : les Gram (+) et les Gram (-). Voir Document Gram + Gram – c) Structure chimique de la paroi C1) Principaux constituants chimiques présents dans la paroi des bactéries Gram positif et Gram négatif : 4 Espace périplasmique Espace périplasmique Membrane plasmique 7.5 nm Membrane externe 7 à 8 nm Peptidoglycane De 20 à 80 nm (80 à 90% de la paroi) + acides Techoiques Membrane plasmique 7.5 nm Peptidoglycane De 2 nm (10 % de la paroi) Espace périplasmique Cours microbio - Chapitre 2 : Morphologie et ultra structure des bactéries 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 diaminopomélique (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) C2) La membrane externe de la paroi des bactéries Gram (-) : elle 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).. Celui-ci 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) A cause du pouvoir toxique du lipide A, le LPS est appelé une « endotoxine »=AgO somatique C3) La coloration de Gram : 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) : Bactérie Gram positif étapes 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 mbr ext des gram(-) et décolore le cpxe 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 5 Cours microbio - Chapitre 2 : Morphologie et ultra structure des bactéries C4) Le peptidoglycane : On retrouve un composé commun dans les parois des bactéries Gram (+) et (-) : le peptidoglycane = muréine = mucopeptide = mucocomplexe , Il est composé de motifs glucidiques et peptidiques. C5) L’espace périplasmique : il 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 « exoenzymes ». g) Les 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 le NAM. 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. uploads/s3/ morphologie-et-ultrastructure.pdf