ULaval:MED-1206/Microbiologie et infectiologie/Grands groupes de micro-organismes
MIC-011 et 013. Distinguer les caractéristiques entre les deux grands groupes de microorganismes : les procaryotes et les eucaryotes. / Préciser les différentes caractéristiques entre les procaryotes et les eucaryotes
On classifie les microorganismes, à l'exception des microbes, en eucaryotes et procaryotes. Les eucaryotes possèdent noyau délimité par une membrane nucléaire et contenant plusieurs chromosomes. Ils peuvent être uni ou pluricellulaires. Les procaryotes, par opposition, n'ont pas de véritable noyau délimité, et possèdent uniquement un seul chromosome, libre dans le cytoplasme. Ils sont toujours unicellulaires.
Caractéristiques | Procaryotes | Eucaryotes |
nombre de cellules | unicellulaire | unicellulaire ou pluricellulaires |
taille | petite | grande |
noyau | sans membrane | présence d’un vrai noyau (membrane) |
chromosome | 1 (flotte dans le cytoplasme) | >1 |
ADN extrachromosomal | plasmides | dans les organelles |
mitose | non | oui |
stérols membranaires | non | oui |
paroi | peptidoglycan | sans peptidoglycan |
ribosomes | 70S | 80S |
organelles | non | mitochondries |
exemples | bactéries | mycètes, protozoaires |
MIC-012. Concevoir la taille et l’omniprésence des microorganismes
Tailles varient entre les types de microorganismes :
- Bactérie : 0,5-1um de diamètre
- Bacilles : 3-5um de long
- Virus : tailles variant entre 25 et 250 nm
- Les mycètes eux sont plus gros : entre 0,5um et 0,5mm
- Protozoairessont multicellulaires et donc naturellement plus complexes et de taille plus importante (10um-mm)
VIRUS | BACTÉRIES | MYCÈTES | PROTOZOAIRES | |
Dimensions | 20-250 nm | 0.5-5 µm | 0.5 µm-mm | 10 µm-mm |
Omniprésence et abondance :
- Ils sont partout
- Ce sont les organismes les plus abondants sur terre
- Ils sont présents dans tous les milieux (sol, eau, air etc.)
- Leur potentiel métabolique est important
- Ils peuvent utiliser plusieurs moyens pour se procurer de l'énergie.
- Contribuent aux écosystèmes et accomplissent fonctions essentielles.
- Production d'oxygène
- Dégradation et recyclage des matières organismes
- Rôle écologique important : pas de vie sans les microbes.
- Leur potentiel métabolique est important
- Danger d’infection par l’environnement entier pour l’Homme
- Il y a toutefois beaucoup plus d'espèces inoffensives ou nécessaires à la vie que de pathogènes
- Besoin de développer méthodes de conservation de nourriture efficaces
- Ils ne sont pas tous dangereux (plus de microorganismes inoffensifs que de pathogènes)
- Certains vivent en symbiose avec les humains et nous apportent des bénéfices.
MIC-014. Comparer les différentes caractéristiques entre les virus, les bactéries, les mycètes et les protozoaires
Virus | Bactéries | Levures (mycètes) | Moisissures (mycètes) | Protozoaires | |
Acides nucléiques | ADN ou ARN | ADN et ARN | ADN et ARN | ADN et ARN | ADN et ARN |
Métabolisme | « Aucun » | Autonome (certains sont parasites intra cellulaires obligatoires) | Autonome (saprophytes) | Autonome (saprophytes) | Complexe |
Croissance | Sur milieu vivant | Sur milieu synthétique | Sur milieu synthétique | Sur milieu synthétique | Difficile sur milieu synthétique |
Dimensions | 20-250 nm | 0,5-5 microns | 0,5 microns – mm | 0,5 microns – mm | 10 microns – mm |
Multiplication | Assemblage dans la cellule hôte (entre dans cellule hôte, perd capside, libère acide nucléique, est répliqué, nouveaux virions libérés) | Fission binaire | Bourgeonnement | Exospores | Complexes, cycles vitaux dans des hôtes intermédiaires |
Traitement | Antiviraux | Antibactériens | Antifongiques | Antifongiques | Antiparasitaires |
Type | Procaryotes (nucléoïde libre) | Eucaryotes | Eucaryotes (structure mycélienne ou coenocytique) | Eucaryotes | |
Cellules | Unicellulaires | Unicellulaires | Unicellulaires | Multicellulaires | Multicellulaires |
Autres | Parasites intracellulaires obligatoires | Les plasmides contiennent parfois des gènes de résistance. | Nombreux usages
Rôle négatif
|
Certains sont phytopathogènes (néfastes pour production d'aliments)
Certains sont saprophytes (dégradation de matière organique) Peuvent être toxinogènes Parfois utiles dans l'agriculture et l'industrie (Botrytis et raisins de Sauternes, fromages, Penicillium et antibiotiques, enzymes) |
Ceux capables de causer une maladie sont appelés parasites. |
*la plupart des mycètes pathogènes existent en tant que saprophytes environnementaux et la contagion de l’Homme n’est pas nécessaire à leur survie.
MIC-015 et 017. Décrire les principes de la classification bactérienne / Décrire les caractères phénotypiques et génotypiques de la classification bactérienne.
- Linné (1753-1758) : pose les fondements de la taxonomie et de la nomenclature en utilisant la morphologie.
- Aujourd’hui, on utilise également la biochimie, la génétique moléculaire, etc.
- Pour une bactérie, on emploie une nomenclature binomiale (à 2 noms, le genre et l’espèce).
- Racines latines : bacillus (petit bâtonnet), lactobacillus (petit bâtonnet de lait), sarcina (en paquet)
- Racines grecques : micrococcus (petit grain), clostridium (fuselé), corynebacterium (bâtonnet en forme de massue)
- En l’honneur de personnalités : pasteurella, Erwinia (Erwin F. Smith), Neisseria (Albert Neisser, a découvert gonorrhée)
- Langage courant : gonocoque (Neisseria gonorrhoeae), méningocoque (Neisseria meningitidis), pneumocoque (S. pneumoniae), entérocoque (enterococcus faecalis)
- Nombreuses échelles de classification. Si beaucoup de caractères en commun, on parle d'espèce. À mesure que le nombre de caractères communs diminue, on parle de genre, tribu, famille, etc. Les frontières sont cependant arbitraires, et remises en question.
- Les études des protéines/acides nucléiques (produits directs des gènes) constituent une des meilleures approches, car elle donne des informations sur les liens de parenté véritables.
Critères phénotypiques | Critères génotypiques | Identification bactérienne |
Morphologie
|
Comparaison des protéines
|
Réactions métaboliques
Morphologie Coloration Épreuves biochimiques Sondes d’ADN |
Biochimie
|
Comparaison en bases des acides nucléiques
|
Identification à des fins pratiques (pour avoir un traitement approprié)
But : réduire le nombre d'épreuves pour augmenter l'efficacité Pas nécessairement les mêmes techniques pour classifier et identifier |
Sérologie
|
Hybridation des acides nucléiques
|
Utilisation de réactions métaboliques, car difficile de distinguer bactéries de protozoaires, parasites ou mycètes sur une base morphologique simple. |
Antibiotiques
|
Séquençage de l’ADN ou de l’ARN |
- Les bacilles (cylindres) peuvent être en chaînes
- Les coques (sphères) peuvent être en amas, en chaînes ou en paires
MIC-018 et 019. Dissocier l’identification de la classification bactérienne / Décrire les critères et méthodes taxonomiques de la classification et d’identification bactérienne
Identification :
- En clinique, comment peut-on reconnaître une bactérie d’une autre à des fins de diagnostic et éventuellement de traitement ?
- Beaucoup de caractéristiques communes entre les espèces de bactérie
- Focus sur les traits qui les distinguent (Rx métaboliques etc.)
- Trouver ceux faciles à effectuer : rapide et efficace.
Classification :
- Fondée sur l’étude des caractères phénotypiques et génotypiques.
- Beaucoup de différentes méthodes utilisées en combinaisons différentes pour classifier les différentes espèces de bactéries.
Applications des critères | ||
Critères ou méthodes | Classification | Identification |
Caractères morphologiques | Non | Oui |
Coloration différentielle | Oui | Oui |
Épreuves biochimiques | Non | Oui |
Sérologie | Non | Oui |
Composition des bases d’ADN | Oui | Non |
Hybridation moléculaire | Oui | Oui |
Séquençage d’ADN | Oui | Non |
MIC-016. Définir la notion de souche
- Cultures de même espèces parfois non identiques.
- Souche = cellules bactériennes descendant toutes d’une même cellule mère
- Se distinguent par les antigènes qu'elles portent (O, H, K)
- Exemple : E. coli O157:H7
MIC-020. Distinguer dans l’anatomie bactérienne, les enveloppes, les constituants internes, les appendices externes et l’endospore
Voir les objectifs suivants
MIC-021. Décrire les différentes structures et fonctions des enveloppes bactériennes
Capsule | Glycocalyx | Paroi | Membrane cytoplasmique | |
Pas visible en microscopie | Semi-rigide, assure forme (sphère, bâtonnet, spirale), point d’ancrage pour flagelles | Mince, souple mais résistante | ||
Détection : encre de chine et halo clair / opsonisation (réaction de Quellung) | Gram +
Bleues Paroi épaisse Acides technoïques (déclenchent inflammation) Ex : S. pneumoniae |
Gram –
Roses Paroi mince Enveloppe externe (prot, lipides, lipopolysaccharides ou LPS, une endotoxine) --> protège contre pénicilline, lysosyme, désinfectants, métaux lourds, sels biliaires) Espace périplasmique Perméabilité : porines |
Barrière osmotique
Transport de substances : perméases assurent pénétration sélective. Métabolisme : enzymes qui jouent le rôle des mitochondries Division cellulaire : mésosomes aident à fission binaire | |
Seulement quelques espèces ; non indispensable | P. aeruginosa, S. mutans --> bcp de glycocalyx (exopolymère, biofilm, slime) favorise adhérence | |||
S. pneumoniae : capsule empêche phagocytose et permet adhérence | S. mutans : plaques dentaires, caries | |||
Polysaccharides | Polysaccharides | Peptidoglycan (= muréine = mucopeptide)
Chaînes de polysaccharides reliées par tétra-peptides --> structure réticulée Alternance N-acétyl-glucosamine (NAG) et N-acétyl-muramique (NAM) Les tétrapeptides sont attachés à NAM |
Bicouche de phospholipides
Protéines | |
Pénicilline : inhibe transpeptidase (PBP) à pas de tétrapeptides pour relier polysaccharides | Phénols, antiseptiques cationiques, antibiotiques polypeptidiques : ciblent membrane cytoplasmique | |||
Classification par sérotype
Ag capsulaires = Antigènes K |
Classification par sérotype
LPS des Gram (–) porte Antigènes O sur sa partie polysaccharique |
MIC-022, 023 et 024. Comparer la paroi des bactéries à Gram positif et à Gram négatif / Identifier la principale structure de la paroi bactérienne / Décrire les différences physiques et chimiques de la paroi bactérienne
Gram positif | Gram négatif | |
Épaisseur | 15-80nm | 10-15nm |
Structure | Une couche de peptidoglycan | Trois couches : LPS, lipoprotéines et peptidoglycan |
Peptidoglycan | 50% poids sec | 10% poids sec |
Acides teichoïques et lipoteichoïques | Oui | Non |
Lipoprotéines | Non | Oui |
Lipopolysaccharides | Non | Oui |
Phospholipides | Non | Oui |
Porines | Non | Oui |
Autres informations | Paroi épaisse (bcp de peptidoglycan)
Acides teichoïques : déclenchent réaction inflammatoire Ex : S. pneumoniae Bleues à la coloration Gram |
Roses à la coloration Gram |
Coloration de Gram
- Cristal-violet colore les 2 types de bactéries en bleu.
- Ajour d’iode, qui forme des cristaux complexes avec le colorant
- Ajout d’alcool, qui a un effet différent selon la bactérie :
- Sur Gram (–) : dissout membrane externe et forme des trous dans la couche de peptidoglycan --> cristaux du complexe violet-iode sortent des Gram – --> Gram – deviennent incolores
- Sur Gram + : alcool rend paroi imperméable (donc cristaux de violet-iode restent à l’intérieur et bactéries demeurent bleues)
- Ajout de safranine : les Gram – (incolores après traitement à l’alcool) deviennent roses, les Gram + ne changent pas (toujours bleues)
Rôles de la paroi
- Forme des bactéries :
- Sphériques (cocci)
- Bâtonnets (bacilles et coccobacilles)
- Spiralées (vibrio et spirochètes)
- Sans forme définie (pléïomorphes)
- Antigénicité :
- Antigène O
- Récepteurs auxquels s’accrochent les bactériophages (virus infectant bactéries)
- Antibiotiques :
- Certains antibiotiques ont une structure β -lactame (les β-lactamines : pénicillines, céphalosporines et carbapénèmes) : possèdent un cycle avec 3 carbones et 1 azote
- Empêchent assemblage des parois en inhibant transpeptidase
- Peuvent être contrés si bactéries synthétisent β-lactaminase, qui scinde l’antibiotique (résistance)
- Certains antibiotiques ont une structure β -lactame (les β-lactamines : pénicillines, céphalosporines et carbapénèmes) : possèdent un cycle avec 3 carbones et 1 azote
MIC-025. Décrire les différentes structures et fonctions des constituants internes des bactéries
Cytoplasme
- nombreux ribosomes (deux sous-unités 30S et 50S)
- composés de protéines et d'ARN
- on trouve parfois des granulations, où sont stockés certains constituants
Noyau
- visible avec certaines colorations
- structure fibrillaire en microscopie électronique
- le chromosome bactérien est un filament d'ADN bicaténaire (double brin), circulaire nu. Il est 1000 fois plus long que la bactérie (il est stocké en peloton).
ADN extra-chromosomique/plasmides
- molécules d'ADN cytoplasmiques dotées de réplication autonome
- médiateurs de propriétés permettant une meilleure adaptation des bactéries
- il existe des plasmides de résistance (aux antibiotiques, aux sels de métaux lourds)
- les plasmides se trouvent surtout chez
- les Gram (+) : Staphylocoque, Streptocoque
- Les Gram (-) : Entérobactéries, Pseudomonas, autres bacilles.
MIC-026 et 027. Décrire les différentes structures et fonctions des appendices externes des bactéries
Flagelles | Filaments axiaux | Fimbriae (pilis communs) | Pilis sexuels |
Microns
*Visibles uniquement par coloration spéciale |
Seulement pour spirochètes (structure spiralée) | Surtout Gram – | Surtout Gram – |
Structure hélicoïdale semi-rigide | Filaments axiaux = endoflagelles | Hélice autour d’un noyau central | Hélice autour d’un noyau central |
Motricité de bactérie : rotation du corpuscule basal
**Flagelle des eucaryotes (protozoaires) : mouvement ondulatoire |
Motricité : mouvement de vrille | Fixation, pas mouvement | Fixation, pas mouvement |
Monotriche : 1 flagelle
Amphitriphe : flagelles aux 2 extrémités Lophotriche : plusieurs flagelles à 1 seule extrémité Lopnotriche : plusieurs flagelles aux 2 extrémités Péritriche : flagelles sur toute la surface |
Traponema pallidum : syphilis
Borrelia burgdorferi : Lyme |
Sur toute la surface de la cellule
Adhérence aux surfaces Contribuent à virulence |
Plus longs que fimbriae
Relient bactéries entre elles en vue de conjugaison (transfert d’ADN) Résistance aux ABx |
3 parties :
Filament : cylindre creux de flagelline ; hélice ; accroché au crochet Crochet : plus large Corpuscule basal : tige centrale insérée dans série d’anneau |
Faisceaux de fibrille | Piline | Piline |
Permet chimiotactisme | |||
Flagellines = antigène H |
MIC-028. Associer les déterminants antigéniques bactériens O, H et K à une structure bactérienn
- Antigènes K : capsule
- Antigènes O : sur LPS de la membrane externe des Gram –
- Antigènes H : flagellines
MIC-029. Décrire la structure et la fonction de l’endospore bactérienne
L'endospore bactérienne est une spore intracellulaire. Elle est utilisée par la bactérie pour conserver les éléments vitaux indispensables dans des conditions environnantes suboptimales, voire dangereuses. Il s'agit donc d'une forme de résistance. Lors d'un retour de conditions favorables, il y aura germination de l'endospore, ce qui donnera une nouvelle bactérie. Une endospore peut rester en dormance pendant plusieurs années.
- Chez bacilles à Gram + des genres Bacillus et Clostridium
- Différent des spores des mycètes (= cellules-filles formées lors de reproduction asexuée)
- Volume et localisation de la spore : critères d’identification, car propre à la bactérie.
Propriétés de l'endospore
- Résistance à la chaleur grâce à l’acide dipicolinique (empêche dénaturation des protéines)
- Résistance aux produits chimiques grâce à l’imperméabilité de la spore.
Endospores importantes dans dissémination de :
- Gangrène gazeuse (Clostridium perfrigens)
- Tétanos (Clostridium tetani)
- Botulisme (Clostridium botulinum) – conserves
- Anthrax (Bacillus anthracis)