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1- Historique
Existence des micro-organismes et rôle
dans les maladies: Lucrèce (98-95 av. JC)
Première observation de micro-organismes :
Antonie Van Leeuwenhoek (1673)
Principales différences entre cellules Procaryotes et Eucaryotes
Par organites externes, mouvements amaeboïdes ou
pseudopodes
Par organites externes
Mouvements cellulaires
PrésentesAbsentesOrganites intracellulaires
MitoseScissiparitéRéplication
> 11Nb de chromosomes par noyau
PrésenteAbsenteMembrane nucléaire
Cellules Eucaryotes(protistes,végétaux,animaux)
Cellules Procaryotes
(Bactéries)
Caractéristiques
� êtres vivants unicellulaires (procaryotes)
� multiplication par scissiparité
� 0,1 à 2 µm diamètre/0,5 à 5 µm long
� Gram +, Gram -, Mycobactéries
� Spore bactérienne:forme de survie de certaines bactéries
Gram positif
3- Les bactéries
A. Les enveloppes : la capsule, le glycocalyx ,la paroi,la membrane cytoplasmique,
B Les constituants internes : le cytoplasme, l'appareil nucléaire
C. Les appendices externes : les flagelles, les pili
D. La spore bactérienne
4- Structure bactérienne
A:Les enveloppes : la capsule, le glycocalyx, la paroi la membrane cytoplasmique
B. Les constituants internes : le cytoplasme, l'appareil nucléaire C. Les appendices externes : les
flagelles, les pili
*La capsule: constituant inconstant et superficiel
Mise en évidence: Etat frais encre de Chine ou Bleu de méthylène, réaction Ag/Ac
Composition: Polysaccharides
A- Les enveloppes
Rôles de la capsule:
- virulence
- pouvoir pathogène
- antigénicité,
- typage,
- préparation de vaccins
- diagnostic
* Le glycocalyx:feutrage de fibres polysaccharidiques
Rôles- Adhésion
entre microorganismes
à une surface solide
- Concentration des sécrétions
- Réservoir
- Protection « biofilm » , « slime »
* La paroi : enveloppe rigide assurant l'intégrité de la cellule bactérienne et responsable de sa forme
Mise en évidence et structure
- Partie commune : le peptidoglycane
- Paroi des bactéries à Gram positif : + acides téchoïques
- Paroi des bactéries à Gram négatif : + lipopolysaccharides
- Paroi des Mycobactéries : + lipides
Propriétés et rôles de la paroi bactérienne
1 Coloration de Gram
2 Forme des bactéries
3 Antigénicité (Ag O des Gram-)
4 Toxicité (LPS)
5 Site d'action d'antibiotiques (bêtalactamines, glycopeptides, fosfomycine)
1 Coloration de Gram
1ère étape : cristal violet + Lugol
2ème étape : décoloration à l'alcool-acétone
3ème étape : recoloration à la fushine ou à la safranine
violet= Gram +
Rose= Gram -
* La membrane cytoplasmique
Structure: Structure trilamellaire, perméases
FonctionsEchanges bactérie/milieu extérieur
Enzymes respiratoires
Division bactérienne,
Fixation flagelles
Site d’action d’antibiotiques
* L'appareil nucléaireStructure80% ADN, 10% ARN,
10% protéinespas de membrane nucléaire
ADN du chromosome bactérien bicaténaire et circulaire
Fonctions Support caractères héréditairesDivision bactérienneSite d’action d’antibiotiques
Plasmides
B- Les constituants du cytoplasme
* Ribosomes
RôlesSynthèse et exportation des protéines
Site d’action d’antibiotiques (aminosides, tétracyclines,
chloramphénicol, macrolides)
* Les flagellesOrgane de locomotion
Structure Flagelline
Nombre (1 à 30)
disposition (polaire, péritriche) variables
RôlesAntigénicité (AgH),mobilité (+/- tactisme)
C- Les appendices externes
* Fimbriae ou pili Gram négatif
Rôles
Fixation des bactéries aux tissus (pili communs)
Rôle dans la conjugaison (pili "sexuel") = transfert de matériel génétique entre les bactéries
Gram positif
Mise en évidence : Coloration au vert Malachite
Sporulation/GerminationDéclenchée par des modifications environnementales(déshydratation, densification, paroi épaisse)
FonctionsForme de survie de certaines espèces (transmission)
Résistance (température, temps, UV, ATS, ATB)
Classification(position, déformation)
D- La spore bactérienne
* Division bactérienne
Les bactéries se multiplient par fission binaire :- la cellule grandit- l'ADN se duplique- la cellule se divise en 2 cellules filles séparées par un septumde division formé par la paroi cellulaire
5- Croissance et nutrition bactérienne
* Dynamique de la croissanceEn milieu non renouvelé, on ensemence des bactéries qui ont des "âges" différents (non synchrones)on mesure par une méthode quelconque la croissance
→croissance en fonction du temps = courbe de croissance
→5 phases sont distincts
1.Phase de latence: taux de croissance nul Elle est fonction de l'état physiologique de la bactérie et de son adaptation au milieu.
2.Phase exponentielle: le taux de croissance augmente et atteint sa valeur maximale et reste constant
3.Phase de ralentissement: le taux de croissance diminue, épuisement des nutriments, début d’autolyse des bactéries
4.Phase stationnaire: valeur maximale possible de l'inoculum bactérien et arrêt de la croissance, le taux de croissance redevient nul (épuisement des nutriments et accumulation des déchets)
5.Phase de décroissance: ressources nutritives épuisées et accumulation de métabolites toxiques, entraînant une lyse des bactéries
In vitro, croissance variable en fonction du substrat énergétique fourni, du milieu de culture, de la bactérie. On peut obtenir des croissances continues par apport de milieu neuf → dans l'industrie
In vivo, variable en fonction des substrats (milieux complexes) des produits antibactériens, de la réaction cellulaire
* Croissance in vitroAugmentation masse cellulaire et nombre de cellules
Croissance en milieu liquide- mesure de la croissance bactérienne par
- Comptage direct des bactéries par repiquage �numération des individus viables (1 bactérie = 1 colonie)
- méthodes physicochimiques (pesée d'un culot, dosage N, mesure activité enzymatique/ATP)
- méthode optiques (densité optique, seuil de sensibilité105-106 UFC/mL)
- dosage du gaz carbonique libéré pendant la croissance (Bactec)
Croissance en milieu solide
Dépôt d'une cellule bactérienne à la surface d'une gélose nutritive ⇒ amas visible à l'œil nu (colonie) dès qu'elle
contient 106 bactéries (# 20 générations)
24-48120-240Mycobacterium tuberculosis
2-520Vibrio cholerae
440Pseudomonas aeruginosa
3-540Staphylococcus aureus
3-520-40Salmonella typhimurium
520-40Escherichia coli
TG IN VIVO (heures)TG IN VITRO (minutes)BACTERIE
* Croissance in vivoTG = Temps de génération = temps mis par une bactérie pour se diviser
µ = taux de croissance = nombre de divisions par unité de tempsEx : temps de génération = 20 mn → µ = 3 divisions/heure
Temps de génération (TG) in vitro et in vivode quelques bactéries
*Conditions physicochimiques de la croissance
Température : minimales et maximales de croissance
- mésophiles(20 à 40°C)
- thermophiles(> 40°C)
- psychrophiles(4 à 20°C)
- cryophiles (4°C)
pH : bactéries liées à l'écosystème humain se développant à pH neutre (entre 5,5 et 8, optimum 7)Neutrophiles (5,5 à 8,5), alcalophiles, acidophiles
Pression osmotique :
bactéries tolérantes aux variations de concentration ionique
certaines espèces halophiles (Vibrio, staphylocoques)
Pression partielle en oxygène:bactéries classées en fonction de leur rapport avec O2:
- aérobies stricts, air ou oxygène, oxydation des substrats
- aéro-anaérobies facultatifs, oxydation ou fermentation
- anaérobies stricts, absence d'oxygène, fermentation
- microaérophiles, pp oxygène < air
* Besoins nutritifs
Substances nécessaires à l’énergie et à la synthèse cellulaire.
- Aliments énergétiques
Substrats utilisables par la bactérie pour produire de l'énergie au cours de réactions cataboliques
Substrats organiques, acide aminé, protéine
Le glucoseest le substrat énergétique carboné le plus couramment utilisé par les bactéries d'intérêt médical
- Aliments constitutifsSubstrats nécessaires à la synthèse des molécules devant constituer de nouvelles bactéries
Ions minéraux (Cl-,K+, Na++, Mg++, HPO4-) oligoéléments(Fe++)
Sources de carbone(CO2, substrats organiques, glucose)
Sources d'azote(ammoniac, sels d'ammonium, nitrate, nitrite,
dérivé azoté organique)
* Facteurs de croissanceMolécules organiques nécessaires à leur croissance
les bactéries auxotrophes ne savent pas faire la synthèses (≠ prototrophes)
Métabolites de structure/acides aminés, peptides, bases puriques ou pyrimidiques, acides gras vitamines ou coenzymes
- Pénétration des éléments constitutifs et des nutriments
*Paroi puis membrane cytoplasmique à traverser :
- Diffusion libre /gaz (O2, CO2), acides gras, certains nutriments liposolubles
- Protéines de transport → porines dans la paroi, perméases dans la membrane cytoplasmique
*Substrats métabolisés
équipement enzymatique et voies métaboliques propres à chaque espèce bactérienne
*Sortie des métabolites
protéines de transport, diffusion, ou lors de la lyse bactérienne
* Applications au laboratoire
- Culture et isolement des bactéries
Utilisation des besoins nutritifs et des conditions de croissance pour fabriquer des milieux permettant la culture et l’isolement des bactéries
Composition : Milieux synthétiques, semi-synthétiques, complexes
Utilisation: Milieux d’enrichissement, d’isolement, d’identification
SélectifStaphylocoque doré sur Chapman
E.coli et Proteus mirabilis sur Drigalski
IsolementAspiration bronchique sur GS (A), GC (B) et milieu avec
substrats chromogéniques (C)
Identification
- Identification des bactéries(en + morphologie)
Milieux spécifiques (sucres, sels minéraux,indicateurs de pH, sélectif)
Etude des rapports avec l'oxygène
Recherche
de catalase H2O2 ���� H2O + O2
d'oxydase
de nitrate réductase
Etude du métabolisme glucidique(fermentation des sucres, utilisation des acides organiques,…)
Etude du métabolisme protéique(production d'H2S, d'indole, recherche
d'uréase, gélatinase,…)
Mise en évidence d’uneactivité enzymatique oud’une activité fermentaireen galerie d’identification
Automatisation
1- Flore commensale(1013 cellules et 1014 microorganismes)
� Implantation des microorganismes sur la peau et les muqueuses:- adhésion des bactéries aux cellules épithéliales- persistance des bactéries implantées- facteurs influençant la flore endogène
� Rôle de la flore commensale:- résistance à l'infection- contribution nutritionnelle
Corps humain
Entérobactéries, streptocoques, staphylocoques
107-108/ml
Intestin grêle
Anaérobies (Bacteroïdes, Clostridium, BGP non sporulés)
102-104/ml
Duodéno-jéjunum
0Estomac
Streptocoques, Neisseria, actinomycètes
109-1011/gr
Plaque dentaire
Streptocoques, Neisseria, anaérobies105-106/ml
Flore buccale
Flore des voies digestives
Flore résidente
Staphylocoques, microcoques, corynébactéries
Flore transitoire
102-105/cm2
Flore de la peau
Espèces principalesAbondance
Flores commensales
- Micro-organismes « portage/pathogènes »
Tube digestif : - Salmonelles, Shigelles,
ORL :- Bordetella pertussis(coqueluche), -Neisseria meningitidis
- Corynebacterium diphteriae(diphtérie),Respiratoire :
- Mycobacterium tuberculosis- Pneumocoque- Haemophilus influenzae,
Génital :- Neisseria gonorrheae (gonococcie), - Treponema pallidum (syphillis),