Microbiologiste

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Microbiologiste

Microbiologie

La microbiologie est une sous-discipline de la biologie basée sur l'étude des micro-organismes.

Les micro-organismes constituent un groupe extrêmement diversifié d'organismes microscopiques, unicellulaires et répartis dans les trois domaines du vivant (bactérie, archée et eucaryote). Ils se distinguent les uns des autres par leur forme, leur taille et leur mode de vie.

Les virus, incapables de se reproduire sans d√©tourner la machinerie cellulaire d'un autre organisme, ne sont pas consid√©r√©s par tous les sp√©cialistes comme vivants. La microbiologie √©tudie parfois leurs actions sur les micro-organismes mais n'a pas pour but de les √©tudier en tant qu'entit√©s. Cette √©tude est r√©alis√©e dans une autre discipline de la biologie : la virologie.

On parle aussi maintenant de ¬ę microbiologie mol√©culaire ¬Ľ, dans le domaine des biotechnologies notamment[1].

Sommaire

Historique

  • D√®s l'Antiquit√©, on postulait l'existence d'agents infectieux transmissibles invisibles √† l'Ňďil nu.
  • 1546 : J√©r√īme Fracastor impute la transmission des maladies √† des germes vivants, qu'il appelait ¬ę seminaria ¬Ľ.
  • 1677 : D√©couverte des bact√©ries par le microscopiste hollandais Antoine van Leeuwenhoek.
  • 1828 : Christian Gottfried Ehrenberg utilise pour la premi√®re fois le terme bact√©rie.
  • 1840 : Le pathologiste allemand Jacob Henle propose une ¬ę th√©orie des germes ¬Ľ pour les maladies.
  • 1857-1876 : Louis Pasteur met en √©vidence les r√īles des micro-organismes dans la fermentation lactique et alcoolique. Il d√©veloppe les techniques de pasteurisation et de st√©rilisation lui permettant la mise en place de cultures pures de micro-organismes. La possibilit√© de culture a permis de d√©montrer que la g√©n√©ration spontan√©e √©tait une aberration.
  • 1877-1895 : Louis Pasteur d√©montre que des maladies sont la cons√©quence de la pr√©sence de ces micro-organismes. Premi√®res recherches syst√©matiques sur l'origine de certaines maladies, ainsi que la vaccination (connue depuis Edward Jenner pour la variole - maladie virale).
  • 1873-1882 : Robert Koch met en √©vidence le bacille responsable de la tuberculose (Mycobacterium tuberculosis). Koch a √©tabli les r√®gles (toujours utilis√©es) qui permettent de d√©montrer rigoureusement qu'une bact√©rie donn√©e est √† l'origine d'une infection.
  • 1884 : Hans Christian Gram d√©veloppe une technique de coloration qui est la plus utilis√©e dans l'√©tude et la classification des bact√©ries en deux grands groupes : les bact√©ries √† Gram positif et celles √† Gram n√©gatif.
  • 1912 : Paul Ehrlich d√©couvre le premier traitement efficace (d√©riv√© d'arsenic) contre la syphilis. C'est la premi√®re fois qu'on traite avec un agent chimioth√©rapeutique une maladie bact√©rienne.
  • 1917 : D√©couverte des bact√©riophages par Frederick Twort et F√©lix d'H√©relle.
  • 1928 : Frederick Griffith d√©couvre la transformation bact√©rienne et √©tablit les fondements de la g√©n√©tique mol√©culaire.
  • 1929 : Alexander Fleming d√©couvre les propri√©t√©s antibact√©riennes de la p√©nicilline produite par Penicillum. L'humanit√© entre dans l'√®re des antibiotiques.
  • 1944 : Albert Schatz et Selman Waksman d√©couvrent un autre antibiotique: la streptomycine qui sera bient√īt utilis√©e contre la tuberculose.
  • 1960 : Fran√ßois Jacob, David Perrin, Carmen Sanchez et Jacques Monod proposent le concept d'op√©ron pour le contr√īle de l'expression des g√®nes bact√©riens.
  • 1977 : Carl Woese √©tudie l'ARN ribosomique pour d√©couvrir une troisi√®me forme de vie, les Archaea, distincte g√©n√©tiquement des bact√©ries et des eucaryotes.
  • 1986 : En utilisant une enzyme de la bact√©rie Thermus aquaticus, Kary Mullis invente la technologie de PCR (Polymerase Chain Reaction). La technique de PCR est devenue l'outil de base de la biologie mol√©culaire.
  • 1995 : S√©quen√ßage complet du premier g√©nome bact√©rien (Haemophilus influenzae) par Craig Venter et ses coll√®gues du TIGR. La microbiologie entre dans l'√®re de la g√©nomique.

Classification

L'analyse de l'anatomie des diff√©rents micro-organismes recens√©s a permis de les classer en deux grands groupes : les procaryotes (munis d'un proto-noyau) et les eucaryotes (poss√©dant un vrai noyau)

Des analyses génétiques ou prouvé que les archaea sont aussi différentes des eubactéries que des eucaryotes d'un point de vue phylogénétique, mais on ignore toujours quel a été le point de départ de la différenciation de ces trois groupes.

Caractéristiques

Les procaryotes

Les procaryotes Prokaryota ou Prokarya), du grec pro (avant) et caryon (noyau), sont des organismes dont la cellule ne poss√®de pas de noyau cellulaire ni d'autres organites, ils appartiennent √† au moins deux taxons distincts :

  • Les arch√©obact√©ries ou arch√©es sont un groupe particulier, car il ne comprend essentiellement que des esp√®ces ana√©robies (n'ayant pas besoin d'oxyg√®ne, voire souvent ne tol√©rant pas l'oxyg√®ne), vivant dans des environnements extr√™mes : on parle d'organisme extr√©mophile. Les environnements extr√™mes sont √† la limite des conditions tol√©r√©es par les cellules biologiques (milieu salin tr√®s acide ou tr√®s alcalin, milieu √† temp√©rature proche de l'√©bullition). Les arch√©obact√©ries ne sont pas que des extr√©mophiles, ce sont aussi des organismes plus communs qui vivent dans des conditions de vie classique comme les marais ou les rumens des ruminants. Il ne faut pas associer syst√©matiquement arch√©obact√©ries √† des organismes extr√™mes m√™me si on retrouve parmi eux la plupart des extr√©mophiles.
  • On retrouve les eubact√©ries dans notre quotidien, sol, nourriture... Ce sont les bact√©ries les plus connues. Cependant certaines eubact√©ries sont aussi extr√©mophiles.

Ces micro-organismes ont des mécanismes pour résister à ces conditions.

Autres règnes

La systématique moderne phylogénétique amène à reclasser parmi les procaryotes des espèces autrefois classées dans le règne animal, végétal, ou même fongique (normalement des espèces toutes eucaryotes selon la classification moderne du vivant).

De plus, les espèces eucaryotes multicellulaires (végétales comme animales) ne peuvent vivre sans la présence de certaines bactéries dans le milieu intercellulaire ou dans des organes cavitaires: elles participent à la synthèse (notamment chez les plantes fourragères qui utilisent des bactéries de la famille Rhizobium pour la synthèse et l’assimilation de l’azote) ou la dégradation (par exemple pour la digestion) de certains composés organiques et à la lutte active contre d’autres espèces bactériennes ou virales (pathogènes à cause de leur développement anarchique non symbiotique).

De m√™me la microbiologie s‚Äôint√©resse de plus en plus aux ¬ę esp√®ces ¬Ľ pseudo-cellulaires (organites) pr√©sentes dans le noyau ou le cytoplasme de tous les eucaryotes et un grand nombre de procaryotes, o√Ļ ils ¬ę vivent ¬Ľ en symbiose endog√®ne (endocytose), et permet de penser que leur origine est celle des arch√©obact√©ries ou d'esp√®ces encore plus anciennes.

Ce mode de colonisation des êtres cellulaires eucaryotes ou procaryotes est proche de celle utilisée dans un autre domaine du vivant, les virus, toujours classés dans aucun règne, aujourd’hui étudiés activement par la virologie moderne, surtout pour les besoins de la médecine (traitements antiviraux, ou thérapie génique), mais aussi en botanique et zoologie pour les besoins agricoles (organismes génétiquement modifiés). Dans certains cas, des bactéries sont utilisées comme vecteurs de culture et de transport de ces virus (souvent aussi génétiquement modifiés) chargés d’opérer les modifications génétiques cellulaires.

L’étude fondamentale des procaryotes est essentielle donc pour comprendre l’évolution de toutes les autres espèces des cinq règnes classiques et s’appuie aussi maintenant sur la recherche plus récente en virologie et biologie moléculaire.

Les eucaryotes

Les eucaryotes ont un syst√®me membranaire interne enfermant des organites (noyau, plaste, mitochondrie...) ; ils pr√©sentent un cytosquelette interne (actine, tubuline) absent chez les procaryotes, qui leur conf√®re une taille souvent plus importante que les procaryotes.

On estime que chaque groupe d'eucaryotes a eu un ancêtre parmi les procaryotes (archéobactéries ou eubactéries), et que les mitochondries (et peut-être aussi d'autres organites comme les chloroplastes) présents dans le noyau des eucaryotes actuels ont aussi eu au moins un ancêtre procaryote distinct qui aurait colonisé cette ancienne bactérie pour vivre en symbiose (endosymbiose) avec elle et former tous les eucaryotes qui ne peuvent plus vivre sans elles.

En effet, on retrouve dans les mitochondries un cytosquelette interne sp√©cifique, une structure membranaire externe complexe, un mat√©riel g√©n√©tique interne sp√©cifique log√© dans une zone plasmique appel√©e proto-noyau (d√©pourvu de membrane mais tout de m√™me structur√©e), m√™me si les mitochondries ne peuvent se multiplier seules sans le concours de la cellule h√īte (les mitochondries auraient perdu leurs facult√©s de reproduction qui ne leur √©taient plus n√©cessaires, puisque la cellule h√īte leur fournit pratiquement tout le mat√©riel n√©cessaire √† leur croissance et leur division).

Algues

Contrairement aux champignons et aux protozoaires, les algues ont des pigments chlorophylliens leur permettant de réaliser la photosynthèse.

Elles sont donc des organismes vivant immobile et autotrophes.

Les algues sont présentes dans le sol, les plantes, l'eau douce et l'eau de mer.

Champignon

Les champignons sont présents dans le sol, plantes, débris végétaux, lichen, parasites de l'homme, des animaux et des plantes.

Remarque : une levure, eucaryote unicellulaire, est un champignon. Il existe de nombreuses esp√®ces de levures comme Saccharomyces cerevisiae (levure de boulangerie), la famille des Candida (responsables des candidoses), Rhodotorula (parfois retrouv√©e dans la choucroute qu'elle colore en rouge), Schizosaccharomyces, etc.

Les champignons sont "absorbotrophes" : ils se nourrissent par absorption. Ils s√©cr√®tent des enzymes qui dig√®rent des polym√®res dans le milieu ext√©rieur, ce m√©canisme chimique transforme par exemple les glucides en monom√®res (petites mol√©cules) qui sont ainsi absorb√©s.

Protozoaire

Les protozoaires sont des êtres unicellulaires dépourvus de paroi cellulaire (contrairement aux algues). On en trouve dans le sol, l'eau douce, l'eau de mer, mais également comme parasites de l'homme et des animaux. Les protozoaires se nourrissent par pinocytose et endocytose car ils n'ont pas de paroi cellulaire.

Autres règnes

Bien que non classés parmi les microbes, les règnes végétaux (avec affinité avec les algues) et animaux (avec affinité avec les protozoaires) sont aussi classés parmi des eucaryotes. Ils ne sont pas classés comme micro-organismes car ils ne vivent pas ni ne se reproduisent à l’état unicellulaire.

La taille des micro-organismes

Comme signal√© au d√©but, les micro-organismes sont de tr√®s petite taille (d'o√Ļ leur nom) :

  • procaryotes (bact√©ries) : de l'ordre de 0,5 √† 3 ¬Ķm (pour la largeur), pas de limite en longueur ; le pouvoir s√©parateur de l'Ňďil humain est de 100 ¬Ķm (10-4m soit 0.1 mm), ces micro-organismes sont donc tous invisibles √† l'Ňďil nu.
  • eucaryotes : tr√®s variable de 2 √† 200 ¬Ķm (pour la largeur), pas de limite en longueur ; certains eucaryotes sont visibles √† l'Ňďil nu (notamment les algues), d'autres ne sont visibles que sous forme d'agr√©gats (cas des champignons, dont les parois plasmiques √©mettent des filaments sur une grande longueur relativement √† leur taille). Tous les eucaryotes ne s'agr√®gent pas ainsi (notamment les protozoaires, invisibles √† l'Ňďil nu).

Le rapport surface sur volume est directement influenc√© par la taille : si l'on consid√®re une forme simple telle que la sph√®re, la surface est proportionnelle au carr√© de la taille (4ŌÄr¬≤ si r est le rayon de la sph√®re), alors que le volume est proportionnel au cube de la taille (4/3ŌÄr¬≥), le rapport surface/volume est donc inversement proportionnel √† r (3/r).

Ceci conditionne la vitesse √† laquelle le micro-organisme se nourrit : la nourriture passe √† travers la membrane plasmique, donc la vitesse d'absorption est proportionnelle √† la surface, mais la quantit√© √† nourrir est proportionnelle au volume. La vitesse √† laquelle entrent et sortent les nutriments et les d√©chets est donc inversement proportionnelle √† la taille. Donc plus la bact√©rie est petite, plus elle va pouvoir se nourrir √† grande vitesse. Elle compense sa petite taille par une multiplication √† tr√®s grande vitesse (taux de croissance tr√®s rapide).

La culture des micro-organismes

Richesse du milieu

Les micro-organismes ont besoin :

  • D'une source d'√©nergie.
    • Pour les chimiotrophes, elle provient de la d√©gradation de compos√©s chimiques (par exemple du glucose)
    • Pour les phototrophes, de la lumi√®re.
  • D'une source de carbone
    • Pour les autotrophes, il suffit de CO2 atmosph√©rique (carbone min√©ral).
    • Pour les h√©t√©rotrophes, elle provient de mol√©cules organiques (CH4, oses...)
  • De macro√©l√©ments (Ainsi appel√©s en raison de leur concentration dans le milieu de culture)
C, H, O, N, S, Na, Mg, P, K

Les éléments carbone, azote, phosphore doivent être présents aux proportions 100/10/1 pour un milieu correct.

  • De micro√©l√©ments
Cu, Co, Zn, Cl, Fe...
D'origine minérale (sel d'ammonium)
  • De facteurs de croissance
Vitamines, acides aminés
Pour les aérobies strictes
‚ÄĒ ou ‚ÄĒ
d'absence de dioxygène (ou oxygène moléculaire) anaérobies stricts; pour ces micro-organismes, le peroxyde d'oxygène (H2O2) formé par la réaction entre l'O2 et l'H2O les empoisonnent, car ils ne possèdent pas une catalase dégradant H2O2 à l'inverse des individus aérobies.

Il existe √©galement des micro-organismes a√©robies facultatifs capables de se multiplier en pr√©sence ou en l'absence d'oxyg√®ne gr√Ęce √† leur capacit√© √† utiliser la fermentation et des bact√©ries microa√©rophiles qui ne se d√©veloppent qu'√† une certaine pression en dioxyg√®ne.

  • De facteurs physico-chimiques:
    • Pour le facteur temp√©rature, on distingue trois cat√©gories de micro-organismes selon leur optimum de croissance. Les psychrophiles ont leur optimum √† 15 ¬įC, les m√©sophiles √† 37 ¬įC, les thermophiles √† 65 ¬įC.
      Il faut descendre au-del√† de -18 ¬įC pour arr√™ter toute croissance microbienne. √Ä 3 ¬įC il y a peu de risques li√© aux bact√©ries pathog√®nes (m√©sophiles, donc virulentes √† la temp√©rature du corps) ou toxinog√®nes, seules quelques bact√©ries vivant √† ces temp√©ratures peuvent √™tre dangereuses (list√©ria).
    • Pour le facteur pH, on consid√®re que les bact√©ries pr√©f√®rent la neutralit√© except√© pour les bact√©ries lactiques. Pour les levures et moisissures, le pH optimum est plus acide. (pH=5)

Diversité du milieu de culture

On distingue deux sortes de milieux de culture :

  • Synth√©tiques : milieux dont on peut donner la composition chimique compl√®te. Les milieux synth√©tiques sont utilis√©s en recherche fondamentale.
  • Empiriques : milieux dont on ne conna√ģt que partiellement la composition.

et parmi ces 2 types de milieux, il existe des milieux sélectifs (qui vont permettre de sélectionner le type de micro-organismes qui pourront s'y multiplier). On peut ainsi choisir de ne laisser se développer qu'un genre de bactérie donné (ex: milieu mFC pour les coliformes fécaux ou gélose au sang pour certains pathogènes) ou au contraire de favoriser le développement des levures-moisissures en ajoutant un antibiotique au milieu. La température à laquelle on incubera les milieux inoculés constitue également un facteur de sélection comme mentionné plus haut.

Les milieux de culture peuvent contenir des extraits de levure (cellules de levure déshydratées et lysées) qui fournissent une source d'acides aminés, de vitamines et d'azote, des extraits de malt apportant une source de carbone, des peptones (protéines animales, de poisson, de caséine de lait) source d'azote organique qui intéresse les individus hétérotrophes.

Ces milieux sont soit liquides, soit solides. Pour solidifier le milieu on utilise fr√©quemment la g√©lose ou agar-agar, un polym√®re de sucre tir√© d'une algue rouge pr√©sentant la propri√©t√© de former avec l'eau un gel solide si la temp√©rature est inf√©rieure √† 60¬įC.

La stérilisation

La st√©rilisation est l'op√©ration qui consiste √† √©liminer les micro-organismes d'un objet et ce, de mani√®re durable. En microbiologie, le but de la st√©rilisation est d'une part ma√ģtriser les micro-organismes introduits dans le milieu d'√©tude, et d'autre part √©viter la contamination du milieu ext√©rieur et des personnes (voir aussi l'article sur l'hygi√®ne).

Il existe trois façons pour stériliser un milieu de culture. Une destruction par la chaleur, par une méthode de filtration ou par l'emploi de radiation et d'agent chimique (gaz)

La chaleur

On distingue les proc√©d√©s √† chaleur ¬ę s√®che ¬Ľ ou ¬ę humide ¬Ľ.

Figure 1 : Zone de st√©rilit√© d'un bec Bunsen.
  • Chaleur s√®che  :
    • Bec Bunsen : tout l'air qui se trouve dans un globe virtuel de 15 cm de rayon de la flamme d'un bec Bunsen, est pass√© une fois dans la flamme. Ceci cr√©e une enceinte fictive st√©rile. Les microbiologistes travaillent avec une flamme oxydante qui cr√©pite.
    • Four Pasteur ou four Poupinel : C'est un four classique utilis√© √† 180¬įC pendant 90 minutes au minimum.
  • Chaleur humide :
    • Autoclave : cette technique consiste √† faire bouillir de l'eau dans une enceinte close pour augmenter la pression et donc d√©passer les 100¬įC d'√©bullition (principe de l'autocuiseur). Ceci est r√©alis√© √† 134¬įC pendant 18 minutes .

Cas particuliers : la pasteurisation et tyndallisation

La pasteurisation est un proc√©d√© pour la conservation des aliments par lequel un aliment est chauff√© √† une temp√©rature d√©finie pendant une p√©riode de temps d√©finie avant d'√™tre refroidi rapidement. Les temp√©ratures de pasteurisation varient entre 70 ¬įC et 85 ¬įC. Cette technique ne d√©truit qu'une partie de la flore bact√©rienne. Ce n'est, en aucun cas, une technique de st√©rilisation.

La tyndallisation est une s√©rie de chauffages brefs √† des temp√©ratures de 70¬įC √† intervalles r√©guliers (3 chauffages d'une heure, 24 h entre 2 chauffages), ceci afin de laisser aux formes r√©sistantes la possibilit√© de germer pour les tuer au chauffage suivant. Par exemple, la destruction des germes pathog√®nes du lait se fait par un cycle de 63¬įC pendant 30 minutes suivie de 73¬įC pendant 15 minutes.

L'√©bullition n'est pas une m√©thode de st√©rilisation. Les formes sporul√©es des bact√©ries peuvent r√©sister jusqu'√† 8h30 √† 100¬įC.

La filtration

La filtration est une technique qui consiste √† faire passer un liquide √† travers un filtre dont les pores ont un diam√®tre de 0,2 ¬Ķm ; les micro-organismes sont trop gros pour passer et sont donc retenus par le filtre. Pour forcer ce liquide √† traverser le filtre on utilise deux solutions:

  • mise en pression du liquide par l'interm√©diaire d'un piston.
  • aspiration du liquide en cr√©ant par exemple une enceinte d√©pressuris√©e de l'autre c√īt√© du filtre.

Cette technique est int√©ressante lors d'utilisation de produits thermolabiles (c'est-√†-dire qui ne r√©sistent pas √† la chaleur) comme certains acides amin√©s aromatiques, vitamines, hormones de croissance, acides nucl√©iques et une bonne partie des antibiotiques. Cependant les filtres de 0.2 ¬Ķm colmatent vite. On peut contourner ce probl√®me en augmentant la surface du filtre ou en utilisant un proc√©d√© de filtration tangentielle.

Dans certains cas le filtre ayant servi à stopper les micro-organismes peut être déposé sur un milieu de culture solide afin de permettre la multiplication des germes, ceci dans le but de procéder à leur dénombrement et à leur identification.

Radiation et agent chimique

Ces techniques sont utilisées par les industries dont l'alimentaire. Elles sont très pénétrantes car les radiations et certains gaz traversent le plastique et tuent les micro-organismes.

Les rayons ultraviolets ne sont cependant pas une bonne technique de stérilisation car ils sont non pénétrants, donc ils ne passent pas au travers de matériaux comme le plastique et le verre. De plus certains micro-organismes sont capables de réparer les dommages infligés par les ultraviolets si le produit est éclairé après application de rayons ultraviolets; c'est le phénomène dit "de photo-réparation".

On peut dans certains cas utiliser le rayonnement gamma, beaucoup plus pénétrant et puissant que les ultraviolets.

Notion de culture pure

Technique des stries

Elle est basée sur la notion d'UFC (Unité Formant une Colonie). Chaque unité cellulaire (une cellule, un groupe de cellules ou un morceau d'hyphe) va donner une colonie.

Sur un milieu de culture, il y a formation d'un monticule de bact√©ries ou de levures avec une forme particuli√®re (la colonie). La forme de ce monticule est d√©termin√©e par l'organisation de la colonie, qui elle-m√™me est d√©termin√©e g√©n√©tiquement. Les champignons vont, eux, d√©velopper un thalle c'est-√†-dire ce que l'on peut par exemple observer sur les confitures ayant "moisi". L'UFC est utilis√©e aussi pour le d√©nombrement bact√©rien en utilisant des cultures sur bo√ģte √† partir de tubes pr√©par√©s par dilutions en cascades de la suspension bact√©rienne m√®re.

L'observation macroscopique de l'aspect des colonies permet de différencier les colonies de bactéries contaminantes de celles qu'on cherche à isoler.

Technique de suspension dilution

Cette technique sert à évaluer le nombre de microorganismes qui se trouvent dans un milieu liquide (eau de puits, boissons, eau de piscine...) ou dans un milieu solide (sol, aliments...). Elle peut aussi servir à isoler une souche pure à partir d'un mélange.

Il s'agit simplement d'une suite de dilutions suivie d'un pr√©l√®vement d'un aliquot qui sera √©tal√© sur un milieu de culture qui pourra √™tre s√©lectif ou non. Il suffira ensuite de compter le nombre de colonies, et connaissant le volume de l'aliquot (en g√©n√©ral 1 mL sur une bo√ģte), on en d√©duira la quantit√© approximative de bact√©ries dans le milieu (on consid√®re qu'1 UFC correspond √† 1 bact√©rie).

Identification des bactéries

L'identification des bactéries se fait suivant une clé dichotomique qui va des caractères les plus vastes aux plus pointus pour aboutir à une espèce bactérienne donnée.

Critères morphologiques

L’étude de la morphologie bactérienne est le premier acte effectué par un laboratoire de diagnostic pour identifier une bactérie. L'observation de la morphologie bactérienne permet une orientation préliminaire du diagnostic.

Macroscopique

√Ä l'Ňďil nu, on peut distinguer les caract√©ristiques d'une colonie :

  • La forme du relief
  • La taille
  • La couleur
  • L'aspect (collant, filamenteux...)
  • L'odeur
  • La transparence
  • L'allure des contours

Il existe trois grands types de colonies:

  • colonies de TYPE S (Smooth=lisse): contours lisse et r√©guliers, semi-bomb√©e, surface brillantes, cr√©meuses.
  • colonies de TYPE M (Muqueux): contours lisse et r√©guliers, tr√©s bomb√©es, surface tr√©s brillantes,filantes.
  • colonies de TYPE R (Rough=rugueux) : contours irr√©guliers, plates rugueuses et mates, s√®ches.

Microscopique

Coloration de Gram

Les bact√©ries √©tant en g√©n√©ral quasiment transparentes, on commence par pr√©parer un √©talement sur lame de microscope auquel on applique une coloration de Gram. Les bact√©ries √† Gram positif appara√ģtront mauves alors que celles √† Gram n√©gatif appara√ģtront roses. Il existe d'autres colorations, comme par exemple celle au vert de malachite permettant de mettre en √©vidence les formes sporul√©es. La coloration de Gram permet de d√©terminer le type de paroi cellulaire.

Forme

La forme est extrêmement diverse au sein du monde bactérien. Si on excepte les bactéries dépourvues de paroi (Mycoplasmes), qui peuvent être très polymorphes, la diversité est relativement restreinte pour les bactéries d’intérêt médical et vétérinaire. Parmi celles-ci, on distingue principalement des formes sphériques (cocci), cylindriques (bacille), spiralées (spirille), enroulées (spirochète) à appendice bourgeonnante ou filamenteuse.

Mode de groupement

Elles peuvent se regrouper en cha√ģnes (Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus...), en amas asym√©triques ou grappes (Staphylococcus), en amas cubiques r√©guliers (sarcines), en palissades ou en paquets d‚Äô√©pingles (Corynebacterium)... Le mode de groupement, √† condition de l‚Äôappr√©cier sur une culture jeune effectu√©e en milieu liquide et de tenir compte de l‚Äôaspect pr√©dominant, est √©galement un √©l√©ment important pour orienter l'identification.

Taille

Les plus petites bactéries ont une taille de 0,1 à 0,2 micromètre (Chlamydia) alors que certaines ont un diamètre supérieur à 10 micromètres. La plus grande bactérie connue (Thiomargarita namibiensis) peut atteindre un diamètre de 750 micromètres.

Présence de spore

Toutes les bactéries n'ont pas la possibilité de sporuler. La totalité des bacilles à Gram + sporulent en situation de stress. Pour mettre en évidence les spores au microscope optique, il suffit de les colorer au vert de malachite ou à l'encre de chine. Mais on peut les deviner à la coloration de Gram (absence de coloration). Les spores sont présents chez les Bacillus.

Mobilité

Les bactéries peuvent être équipées d'un ou plusieurs flagelle(s) leur permettant de se déplacer. Pour définir le mode de déplacement des bactéries, on parle de chimiotactisme. La bactérie évoluant dans un milieu se déplace selon des gradients de concentration pour se rapprocher de sa "nourriture"

Capsule

La capsule est formée de polymères (polysaccharides ou protides) disposés en couches à la périphérie de la bactérie. Celle-ci permet à la bactérie d'adhérer aux surfaces (coloniser les surfaces) et d'échapper au système immunitaire car les antigènes de surface sont recouverts par la capsule qui les rend indétectables (pouvoir pathogène).

Critères biochimiques

On identifie aussi une bactérie en observant si elle utilise tel ou tel substrat. On la met donc en contact dans un milieu de culture avec un glucide, ou un peptide, ou d'autres substrats plus complexes. On peut révéler l'utilisation de ce substrat par virage (changement de couleur) d'un indicateur de pH car un glucide utilisé donne un produit acide, un peptide donne un produit basique, etc.

Chaque famille de bactéries a des caractères propres, on peut donc les rassembler facilement avec des caractéristiques de base comme l'utilisation du glucose avec ou sans oxygène, la réduction des nitrates, etc. Ensuite, on dispose de galeries d'identifications biochimiques qui sont parfois vendues par des sociétés spécialisées. Ces tests sont assez longs, de un à deux jours.

Critères génétiques

On peut citer des techniques de génie génétique comme:

  • la PCR (Polymerase Chain Reaction) pour cibler un g√®ne pr√©sent uniquement chez une famille ou un genre bact√©rien par r√©hybridation sp√©cifique de courtes s√©quences d'ADN (oligonucl√©otides amorces) synth√©tiques pr√©cises.
  • les puces √† ADN qui utilisent le m√™me principe mais ayant une pr√©cision allant jusqu'√† la souche m√™me.

Systématique bactérienne

La syst√©matique permet d'identifier une souche bact√©rienne inconnue gr√Ęce √† diff√©rents examens et √† l'utilisation de milieux de culture sp√©cifiques.

La coloration de Gram et les tests de la catalase et de l'oxydase permettent de déterminer la famille. Des milieux de cultures spécifiques permettent d'arriver au genre et à l'espèce. Des examens supplémentaires tels que le sérogroupage peuvent être utilisés dans certains cas.

Coques à Gram positif et catalase positive

Coque à Gram positif et catalase négative

Coque à Gram négatif

Gram négatif regroupe les bactéries à paroi fine qui ne retienne pas le bleu de gentiane/cristal elle apparaisse au microscope optique en rose après que l'on ajoute de la fushine (genre neisseria, par exemple).

Bacille à Gram positif

Bacille à Gram négatif

Oxydase négative

Famille des Enterobacteriaceae :

Oxydase positive

Les agents antibactériens

Les agents physiques

On peut citer les agents suivants :

  • La chaleur : √† partir de 65¬įC, les prot√©ines sont d√©natur√©es, cependant certains micro-organismes sont capables de supporter des temp√©ratures plus √©lev√©es.
  • Le pH : qu'il soit trop acide ou trop basique.
  • Les hautes pressions : √† partir de 6 000 bars. Ainsi, c'est avec un traitement par la pression que l'on st√©rilise les jus de fruits produits en industrie.
  • L'Aw : moins il y a d'eau libre dans un milieu, moins les bact√©ries pourront se d√©velopper (Staphylococcus aureus se d√©veloppe √† partir d'une Aw de 0,83 )
  • Les UV : pour une longueur d'onde voisine de 260 nm, ils d√©truisent tous les micro-organismes. Peu efficaces √† travers les plastiques, ils sont utilis√©s pour st√©riliser l'air.
  • Les rayons gamma : comme les UV, ils sont tr√®s efficaces. Ils peuvent traverser tous les plastiques et servent donc √† la st√©riliser les instruments comme les fls chirurgicaux par exemple. Leur utilisation a √©t√© tent√©e pour les produits alimentaires, sans succ√®s aupr√®s du public.

Les agents chimiques

à suivre

Les antibiotiques

Les antibiotiques sont des substances chimiques qui ont une action spécifique avec le pouvoir de limiter la prolifération de bactéries spécifiques. Elles sont dépourvues de toxicité pour les autres cellules (champignons et autres eucaryotes). Ces molécules peuvent avoir une action drastique, c'est-à-dire bactéricide; leur efficacité peut être également limitée à empêcher le développement des bactéries (on parle alors d'action bactériostatique).

Voir l'article détaillé Antibiotique.

Les résistances aux antibiotiques

Voir l'article Antibiotique > Les résistances aux antibiotiques.

La croissance bactérienne

C'est le pouvoir ou la capacit√© des bact√©ries √† augmenter leur nombre ; il est en fonction du type de bact√©ries (thermophyles / m√©sophyles / pscychrophyles / pscychrotrophes / etc.) Quand des bact√©ries sont incub√©es dans un milieu liquide ad√©quat, elles continuent g√©n√©ralement √† se multiplier de fa√ßon exponentielle jusqu'√† ce qu'un facteur n√©cessaire √† leur croissance approche de l'√©puisement et devienne limitant ou que des produits m√©tabolites inhibiteurs (acides organiques, alcools, ammoniaque, etc.) s'accumulent exag√©r√©ment. Cette culture, pratiqu√©e sans addition de nutriment ni √©limination de d√©chets en cours de croissance, s'appelle une culture en milieu discontinu ou en batch qui constitue un syst√®me clos. Une culture de ce type se comporte comme un organisme multicellulaire avec une limitation de croissance g√©n√©tiquement d√©termin√©e.

On peut repr√©senter graphiquement la croissance d'une culture de ce type en portant le logarithme du nombre de cellules viables en fonction du temps. La courbe obtenue pourra √™tre divis√©e en quatre phases : 1- phase de latence = x, 2- phase de croissance logarithmique de x √† X, 3- phase stationnaire = X et 4- phase de d√©croissance exponentielle de X √† 0.

Diauxie

Figure 4 : Courbe de croissance dans un milieu contenant deux glucides (par exemple : I : utilisation du glucose et II : utilisation du lactose).

En présence de deux sources de carbone, les bactéries exhibent une courbe de croissance biphasique. Ceci s'explique par la consommation de la source de carbone la plus facilement assimilable, puis une adaptation pendant laquelle les enzymes permettant de dégrader la deuxième source de carbone sont synthetisées, puis consommation de la deuxieme source de carbone. L'analyse de ce comportement a permis à Jacques Monod de définir la notion d'opéron.

Voir aussi

Liens internes

Liens externes

Notes et références

  1. ‚ÜĎ Acc√®s vers un document de synth√®se diffus√© par ADIT (Voir p 11/29, article du Prof. Dr. Axel A. Brakhage intitul√© ¬ę Les bioproduits pharmaceutiques ¬Ľ in ¬ęLes biotechnologies blanches, avanc√©es et perspectives - Rencontre d'experts franco-allemande ¬Ľ Berlin, 29 septembre 2006)
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