La Cellule Bactérienne

La Cellule bactérienne

• Les bactéries sont des cellules procaryotes, sans noyau ni organites.
• La plupart des bactéries mesurent entre 0,5 et 10 µm de long.
• Les Mycoplasmes (bactéries à mycoplasme) sont parmi les plus petites bactéries, mesurant entre 0,2 et 0,3 µm.
• Certaines bactéries, comme Thiomargarita namibiensis, sont visibles à l'œil nu, avec un diamètre de 100 à 300 µm.

Formes bactériennes

• Les Cocci sont sphériques, ronds ou ovales. Exemple: Staphylococcus.
• Les Bacilles sont en forme de bâtonnet ou de forme cylindrique. Exemple: Bacillus (E.coli).
• Les Spirilles sont en forme de spirale. Exemple: Spirillum.
• Les Vibrions sont courbés ou en forme de virgule.

Structure d’une cellule bactérienne

• Capsule: Formée de polysaccharides complexes, elle est la couche la plus externe de la cellule bactérienne. Elle protège la bactérie du dessèchement, des microorganismes plus volumineux et peut conférer un pouvoir pathogène à la cellule.

• Paroi cellulaire: Revêtement rigide composé de peptidoglycane qui donne une forme et un soutien structurel à la cellule.

  • La paroi cellulaire est classée en deux groupes: Gram-positif et Gram-négatif, en fonction de sa composition et de ses propriétés de coloration.

• Membrane cytoplasmique: Membrane semi-perméable composée de lipides et de protéines, elle sépare l'intérieur de la cellule de son environnement extérieur. Elle est impliquée dans:

  • La production d'énergie
  • La sécrétion de protéines
  • La division cellulaire
  • Le transport de nutriments à travers la cellule.

• Cytoplasme: Contient le nucléoïde, les ribosomes, les corps d'inclusion et parfois un plasmide. Les corps d'inclusion sont de trois types:

  • Vacuoles gazeuses (flottaison dans l'eau)
  • Inclusions inorganiques (stockage d'enzymes hydrolytiques capables de détruire la cellule hôte)
  • Réserves alimentaires

• Nucléoïde: Région où se trouve l'ADN circulaire.

  • La taille de l'ADN bactérien varie de 160 000 pb à 12 200 000 pb (12,2 Mb).
  • Il n'est pas lié à la membrane.
  • C'est une région de forme irrégulière composée de 60% d'ADN, 30% d'ARN et 10% de protéines (NAP: nucleoid associated proteins).

Structures extracellulaires

• Flagelles: Structures filamenteuses attachées à la surface cellulaire, elles aident au mouvement des bactéries.

  • Elles peuvent être retrouvées à l'une ou aux deux extrémités d'une cellule, ou sur toute sa surface.
  • Les flagelles effectuent un mouvement d'hélice pour aider la bactérie à se déplacer vers les nutriments et la lumière, ainsi qu'à s'éloigner des produits chimiques toxiques.

• Pilis: Excroissances courtes qui aident les bactéries à se fixer à d'autres cellules et surfaces, telles que les dents, les intestins et les roches.

  • Elles servent également pour la reproduction des bactéries.

Interaction bactéries/bactériophage

• Bactériophage virulent: Cycle lytique.
• Bactériophage tempéré: Cycle lysogénique.
• Les bactériophages lysogènes jouent un rôle dans la transduction entre bactéries.

Système de défense

• Deux systèmes de défense chez les procaryotes:
  • Système de défense contre les bactériophages: Enzymes de restriction
  • Système d'auto-défense contre ses propres ER: Méthylases (ajout de CH3)

Nomenclature

• Exemple: Eco R I

  • Escherishia coli : Genre et espèce de la bactérie
  • R : Résistante
  • I : Numéro de souche

Exemples

• Types de ER: Type I, Type II, Type III

Particularités des sites de restriction des ER type II

• Exemple:

  • 5’ AAATTAATTT 3’

Palindrome

• C'est une séquence d’ADN bicaténaire dont le nombre de nucléotides est pair (supérieur ou égal à 4) et ayant un axe de complémentarité passant par son milieu.

• Exemple:

  • GAATTC GAA TTC CTTAAG CTT AAG

  • 5’ AAAGGTACATTACCG 3’

• 3’ TTTCCATGTAATGGC 5’* (Palindrome contenu dans cette séquence)

Types de coupure

• Coupure directe: Au niveau de l’axe de complémentarité.

  • Extrémités directes ou franches

• Coupure décalée ou en escalier:

  • Extrémités cohésives

Domaines d’utilisations des ER

• Clonage moléculaire
• Établissement de cartes de restriction
• Diagnostic médical direct de certaines pathologies (maladies récessives): diagnostic par PCR-RFLP

Domaine d’utilisation des bactériophages

• Thérapie génique

Culture cellulaire bactérienne (in vitro)

• Milieu de culture = Milieu minimum +/- milieu sélectif

  • Milieu minimum: Milieu comportant les éléments chimiques strictement nécessaires à la croissance bactérienne (glucose, K, Na, Mg, Ca, Fe, H2O…)
  • Milieu sélectif: Milieu minimum + (facteurs de croissance, acides aminés, antibiotiques*).
    • *Les antibiotiques sont utilisés comme inhibiteurs de certaines colonies

• Bactéries pouvant pousser sur milieu minimum: Prototrophes

• Bactéries nécessitant un ou plusieurs facteurs de croissance ou acides aminés: Auxotrophes

• Colonie bactérienne = amas de cellules filles issues d’une même cellule souche

• UFC: unité formant colonie

• Concentration bactérienne ou titre de la culture = Nombre de colonies x facteur de dilution = UFC /ml

• Exemple: Si 10 colonies apparaissent après ensemencement avec une dilution au 1000ème (103):

  • C= 10 x 103 = 104 UFC/0,1ul = 108UFC/ml

Phases de la culture bactérienne

• Phase de latence: Phase initiale au cours de laquelle les cellules s'acclimatent au milieu de culture, augmentent de taille sans augmentation du nombre de cellules.
• Phase exponentielle: C'est lorsque l'activité métabolique de la cellule est élevée et qu'elle subit une division cellulaire pour augmenter rapidement en nombre.
• Phase stationnaire: La croissance diminue en raison de l'épuisement des nutriments disponibles et de l'accumulation de déchets dans la culture. Le nombre de cellules en division est égal au nombre de cellules mortes.
• Phase d’apoptose: Les déchets commencent à s'accumuler, le nombre de cellules mortes augmente, le nombre de cellules vivantes diminue exponentiellement.